升上去的必定会掉下来。但其背面的原因让人类最巨大的脑筋苦思冥想了好几个世纪，至今，引力的许多方面仍是个谜。
国际中有4种根本效果力：强核力、弱核力、电磁力和引力。在它们中，引力最为显着，但也是最难破解的谜题。
古希腊人以为，引力是元素的特性。亚里士多德描绘了土和水具有引力的原因，它们会倾向于朝国际的中心（地球）运动，即下落。他以为，由于空气和火较轻，所以它们会朝远离中心的方向运动，即上升。可是这些趋势只存在于不完美的月下国际。在古希腊的国际观中，月亮之上的全部都屈服第五元素——精质，它能够让天体不受搅扰地旋转。
要了解亚里士多德的观念，咱们应该忘掉全部在高中学的物理。引力不是一种力，仅仅描绘土和水的根本性质。就像追逐猫是狗的天分相同，朝向国际中心运动也是土和水的“天分”。尽管对引力的知道不断深入，但在2000年的时刻里很少有人真正向亚里士多德的理论建议过应战。
兢兢业业
公元7世纪的印度数学家婆罗摩笈多和公元10世纪的伊斯兰学者阿尔伯鲁尼则以为，引力的机理类似于磁铁，但这都不足以撼动亚里士多德的“霸主”位置。它的第一个危机来自哥白尼和伽利略所引发的对太阳系知道的革新。假如他们是正确的——太阳是国际的中心，地球绕太阳滚动，亚里士多德的引力理论就会分崩离析。依据推理而不是观测和试验，亚里士多德的观念需求把地球置于国际的中心。假如太阳取而代之成为中心，全部的重物都会因而飞进太空。
更重要的是，亚里士多德的引力理论会使得重物下落得比光还快。由于包括更多的物质，因而重物会具有更强的趋势朝向国际中心运动，因而运动的速度会更快。亚里士多德以为这是实际，但伽利略并不赞同这一观念。他提出了一个问题，假如你把两个不同分量的物体用绳子绑在一同会发作什么？依据亚里士多德的观念，较重的物体下降的速度较快，其下落的速度会超越较轻的物体；由于绳子的拉力，较轻的物领会使得较重的物体减速，终究它们全体的下落速度会介于两者之间。可是，作为一个全体，其总分量要超越构成它的任何一个物体，因而也会下落得更快。这两个定论彻底彼此对立。
尽管伽利略简直能够必定没有如传说的那样在比萨斜塔上经过自在落体试验发现物领会一同落地，但他确有用由软木和铅所做的摆锤做过单摆试验。他以为，铅的分量超越软木锤100多倍。伽利略的试验显现，它们摇摆的速率相同，因而受引力效果下落的速度也相同。他还在斜面上经过滚落球体来丈量引力的效应。伽利略明确地指出是“招引力”让物体落向地球。
把引力归入科学和数学结构之下的是牛顿。现在还不清楚他是否真的是由于看到苹果下落而遭到启示，但他自己是这么说的。1726年4月，在与考古学家威廉· 斯蒂克利（William Stukeley）的长谈中，牛顿说是一个苹果的下落让他考虑为什么苹果总是笔直落地。
依据斯蒂克利的说法，牛顿以为苹果是被地球的“吸力”所牵引的，而这一效果力必定正比于质量。苹果会招引地球，地球也会招引苹果。但还不止于此，牛顿提出了“万有引力”的概念，这是一次腾跃。他打破了亚里士多德的月球屏障，让这个相同的效果力存在于整个国际。他意识到是引力在保持行星沿轨迹绕行，不然它们就会沿一条直线飞出去。
全部这全部以及其他的内容都一同写进了牛顿的创作《自然哲学的数学原理》中。这本书一般也简称为《原理》，用拉丁文写成，不容易阅览，还运用了远超一般水平的几许常识。它对引力的要害知道能够归纳成一句话：引力的强度正比于物体的质量，反比于物体间间隔的平方。对牛顿而言，他的引力规律和运动规律足以用来描绘行星和卫星的运动以及物体的下落。毫无疑问，这是一个巨大的成功。
不过，牛顿也留下了一个空缺——引力在悠远的间隔上是怎么效果的？他在《原理》中写道：“我对此没有一点假说。”牛顿暗示，他的竞争对手会就此挑事。不过，这一解说上的空缺仍使得牛顿遭到了进犯，特别是对他“招引力”一词的运用。今日，咱们会很自然地用“招引力”来称号或许描绘引力，但这在其时仅仅是出于浪漫上的含义。对17世纪的人来说，“招引力”听上去就如同地球是由于某种含糊而环绕太阳滚动的。
牛顿的作业并不孤立。例如，他巨大的竞争对手罗伯特·胡克（Robert Hooke）曾提出，引力呈“平方反比规律”，会跟着间隔平方而削弱，但胡克一向无法成功地运用数学来支撑他的观念，是牛顿树立起了整个恢宏的系统。
解说引力
关于引力是怎么效果的，牛顿的确有一些自己的主意。和许多人相同，他置疑空间中充溢一种不行见的物质，它们能够传递引力。跟着时刻的变迁， 这一引力的力学模型变得日益杂乱。最为盛行的是由瑞士物理学家尼古拉· 法蒂奥·德迪（Nicolas Fatio deDuillier）和乔治-路易·勒萨热（George-Louis Le Sage）各自独立提出的观念，以为空间中充溢了不行见的细小粒子，它们会从五湖四海不断地碰击物体。当有东西呈现在地球的运动轨迹上时，地球会遮挡从它地点的方向飞来的粒子，其他粒子会把这个物体面向地球。
这听上去实在太不行思议了。但直到爱因斯坦呈现，人类才对引力有了更好地知道。在1905年后，他对引力有了突 破性的主意，写了3篇改动物理学的论文。在这些论文中，他佐证了原子的存在、奠定了量子理论的根底（为他赢得了诺贝尔奖）并提出了狭义相对论。在狭义相对论中，看似固定的物理量，例如质量、长度和时刻，都会跟着你的视角改动而发作显着的改变。
两年后，爱因斯坦坐在瑞士伯尔尼的专利局里，有了他自己所说的最高兴的主意。爱因斯坦后来说：“突然之间，我发作了一个主意，假如一个人自在下落，他不会感觉到自己的体重。我吃了一惊。这个简略的主意给我留下了深入的形象。它促进我去寻找一个有关引力的理论。”
引力和光
爱因斯坦所意识到的是，引力和加快度是等效的，并没什么区别。例如，假如你在一艘没有窗户的飞船中发现了自己遭到了能发作9.8米/ 秒2加快度的拉力，那么有两种或许的解说：你或许仍停止在地球的外表，或许你的飞船正在以9.8米/ 秒2的加快度飞翔。你的仪器无法区别这两者的差异。可是，假如真是这样，那它将会告知咱们一些有关引力的古怪性质。
假如咱们幻想一束光穿过了正在加快的飞船，这光束会由于飞船在运动而看上去朝某个方向曲折。但由于加快度和引力是等价的，那么在引力场中相同的光束也会发作曲折。爱因斯坦意识到引力会曲折空间。一个大质量天体邻近歪曲的空间会使得本该沿直线运动的任何东西都改走曲线。行星的轨迹如此，光也是如此。实际上，他的发现其实比这还要怪异。尽管曲折的空间能够解说行星的轨迹，但它并没有告知咱们为什么苹果会下落。对物体而言没有理由会开端运动。这其实是大质量的物体曲折了周围的时空，从而使得物体开端运动。时空这一概念源于狭义相对论，将时刻和空间视为一个全体。用来描绘这全部的数学极为杂乱，即便是爱因斯坦也不得不寻求协助，但原理很简略。
爱因斯坦为牛顿的理论树立了一个结构，使之能够见效。更重要的是，爱因斯坦所提出的这个理论，即广义相对论，做出了一些有别于牛顿理论的预言，而试验则现已证明广义相对论与实际相符。
从许多方面来看，有关引力的理论好像现已完整了。爱因斯坦的理论能被用来预言全部，从黑洞的存在到国际随时刻的演化。但在咱们的知道中仍有一片巨大的空白。除了引力之外，自然界其他全部的效果力都能够被量子化。
这在某种程度上预示着，它们并非是接连的，具有最小的单元，被称为量子。由此，也应该存在一个引力的量子理论，但至今还没有树立起这样一个理论。有一段时刻，弦理论看上去好像能够为此供给答案，但有渐渐的变多的科学家忧虑，这个彻底由数学所驱动的概念永久也无法做出有用的预言，而其他的理论——例如圈量子引力理论——则日益昌盛。
引力和咱们
咱们对引力的现代认知标明，它的重要性远超古人的估计。引力不只让物体留在地面上，也使得旋转的气体和尘土云坍缩成了太阳系。是引力和量子效应一同使得太阳中心发作核聚变，发作光和热，从而赋予了咱们生命。
在太空中进行的试验乃至标明，对生命而言，引力是必不行少的东西。没有引力，植物的根系很难成长。在国际空间站上的一个试验现已证明，鸟类的蛋需求在有引力的环境中才会发育。在低重力环境下，人的骨质和肌肉都会丢失，肺部则会遭受因其他器官上移而导致的压榨，整个人的健康状况会由此呈现恶化。
引力依然留守着一些不为咱们所知的隐秘。例如，咱们不知道，为什么它会比其他的效果力弱得多。假如你置疑这一点，能够试着用电磁力和它进行比较：一块小小的磁铁就能打败整个地球所发作的引力，吸起一枚回形针。咱们也还不知道怎么把引力归入量子力学的结构。但得益于牛顿和爱因斯坦的作业，这一根本效果力已不再彻底是一个谜。
