地球不見了，月亮會知道？

假定地球突然消失，那么在40萬千米之外的月球會如何、何時知道應(yīng)該放棄圓周軌道(這是地球重力所造成的)，并開始以直線運動?這也就是牛頓定律告訴我們，當月球不受外力影響之時所該采取的路徑。就牛頓的觀點，若真有其事，月球應(yīng)該會立刻知道地球不見了。因為根據(jù)牛頓對重力的描述，地球重力會向外伸出并跨越?jīng)]有東西的太空，瞬間就會拉住月球。一旦把地球挪走，那種拉力就會立刻消失。牛頓的這種觀點稱為超距作用。

另外還有一種觀點來解釋地球和月球的這種關(guān)系。剛接觸之時，這種觀點或許是相當復雜抽象的，其實不盡然。在你逐步完善光學知識的過程中，這個觀點對你會極端重要，并且在討論相對論的來龍去脈時，它也是絕對不可缺少的。就算在初步階段，或許你也會察覺，這個新觀點具有更完滿的哲理。

若把重力描述為一種超距作用，那么月球必然是立刻就能知道地球出現(xiàn)了什么狀況。但這一切是怎么辦到的呢?倘若月球只需要知道鄰近地區(qū)的現(xiàn)象，并只對局域狀況做出反應(yīng)，那就會容易理解得多。這個新觀點引入了場的概念，想象地球會產(chǎn)生一種作用，稱為重力場，通過它影響其周圍的所有空間。把某個物體擺在地球附近時，它就會在那個位置感受到地球重力場的作用。而不是被什么神秘的超距作用所拉扯。物體會感受到朝向地心的作用力，從而對那種力做出反應(yīng)，該作用力的強度根據(jù)物體的質(zhì)量和重力場的強度而定。既然距離地球愈遠，重力就會隨之遞減，重力場的強度也必然是如此。我們可以在重力場中選擇定點，并由此畫出箭頭來顯示其強度和方向，這樣就能描繪出重力場。

當我們介紹場的理念時，就已經(jīng)拋掉了簡潔卻含有晦澀哲理的超距重力概念。在場的概念中，作用力在一定局域內(nèi)形成，產(chǎn)生自空間里的任何一點的重力場。地球并不是直接施力，而是在其附近產(chǎn)生一種重力場，物體則是對重力場做出反應(yīng)。這種觀點很復雜，卻具有單純的特性：這樣一來，物體就不必知道遠距離某處的狀況，而只需要了解附近發(fā)生的事情。

當然最后的結(jié)果還是不變。月球、航天器，還有墜地的蘋果，舉止還是會一如牛頓的預(yù)測，只是我們對這種過程的敘述要改變。如今這類物體都在其位置上對地球的重力場做出反應(yīng)，而不是對地球做出反應(yīng)。不過到目前為止，超距作用和重力場的觀點所預(yù)測的物理結(jié)果還是完全一致。

讓我們回到那個問題：萬一地球突然之間消失了，月球會如何、何時知道應(yīng)該放棄圓周軌道并開始以直線運動?目前我們還不能明確。不過，場的概念至少讓我們還有些回旋的空間。在地球這個位置發(fā)生的事情對月球并不重要，重要的是決定月球運動的局域重力場。那么，當?shù)厍蛳е畷r，各地的重力場是否也會跟著消失?或者，那里的重力場有某種獨立存在特性，要花一點時間才會得知地球已然滅亡?事實上，答案是后者。不過，目前我們只需要說明場的概念，并為我們帶來一種嶄新的重要物理實體。在這里是重力場，它擁有(至少是暫時的)獨立存在的特性。

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