引力的本质是什么？有4层理解，你看看你处在第几层？
第一层：牛顿的万有引力定律。
第二层：质量能弯曲时空，引力是时空弯曲。
第三层：能量动量应力压强 会弯曲时空。
第四层是，2009年震惊物理学的理论，“引力的熵力假说”，核心观点是：引力来源于熵。
这一集我们主要科普广义相对论，顺便让你“对引力的理解”从第1层深入到第4层。
第1部分：广义相对论的理论框架
广义相对论有4个基础假设，广义相对性原理、等效原理、光速不变原理、最小作用量原理。爱因斯坦根据这四个假设，半数学推导 半猜想，凑出来了一个方程，这个方程的名字叫“爱因斯坦场方程”。
相对论哪一部分是猜的呢？
归根到底，猜了一个叫 爱因斯坦-希尔伯特作用量的东西。
这个作用量有什么特别之处呢？ 从现代人的角度来看，它是黎曼几何里面，能描述时空弯曲的最简单的有实际意义的公式。
爱因斯坦物理直觉很好，猜的很对，这也是为什么爱因斯坦自己说，“没有我，人类50年之内搞不出广义相对论的原因。
爱因斯坦场方程再加上最小作用量原理，还能推导出一个运动方程。4个原理加1个作用量推导出了2个方程，这就是广义相对论的整个理论框架。
场方程和运动方程 是广义相对论的核心，所有与广义相对论有关的现象都来源于这两个方程，比如说引力波、空间膨胀、引力透镜等等，都是用这俩方程推导出来的。
怎样简单理解这俩方程呢？有一个非常好的方法，在速度低、引力小的情况下，场方程能近似成 牛顿的万有引力定律；运动方程能近似成“万有引力作用下的牛顿第二定律”。
有没有感觉相对论一下子变简单了好多！同时你也会发现，相对论在数学上能完整的包含牛顿的理论。所以如果将来出现“大统一理论”，也必须要在数学上 能把相对论完全包含在里面。
下面我们详细的介绍一下场方程和运动方程。
第2层理解：引力=时空弯曲
先说场方程，场方程的左边蓝色部分描述了时空是如何弯曲的，右边红色部分描述了物质质量的分布。
这也是我们经常听到的一句话，质量会弯曲时空。 在速度低、引力小的情况下，场方程能近似为万有引力定律。万有引力定律左边代表引力，右边是质量和距离。因为距离也可以理解成分布的一种形式，所以右边可以理解成质量的分布。
仔细观察一下你会发现，这两个方程右边红色部分的物理内涵一模一样，都是“质量的分布”；因此这两个方程左边红色部分的物理内涵也应该一样，也就是说 引力等价于时空弯曲。这就是引力的第2层理解，引力是“质量对时空的弯曲”。
第3部分：能动张量=时空弯曲
我们继续向下探讨，把场方程的右边展开一下，看看具体是什么东西把时空弯曲了。这是一个矩阵，我们看看每一项代表了什么。
这1个代表能量密度
这6个代表动量密度。
这3个是压强，就像大气压强一样，地球内部也有压强。
这6个是应力。什么是应力呢？应力就是 物体因为外部变形，在物体内部形成的一种抵抗“外部变形”的力。
好了，这个矩阵里面的东西都扒干净了，你会发现场方程的右边只有四种东西，能量密度、动量密度、应力和压强。
因此能量、动量、应力和压强 可以弯曲时空，这就是引力的第三层理解。质量弯曲时空，只是一种简略的理解。
其实除了质量，其它很多东西也能弯曲时空，比如说电荷带能量，所以物体带电荷后，可以带来额外的时空弯曲。再比如，天体的自转有动量，因为动量能额外弯曲时空，所以自转会对它周围的时空产生拖拽效果。可以简单这么理解，一切能量存在的形式，都可以弯曲时空，不论这种能量是静止的还是运动的。
第4部分：测底线
好了 场方程讲完了，下面开始讲运动方程。
运动方程也叫测地线方程，说的是“物体在不受外力的情况下 将沿着测地线运动”。什么是测地线呢？测地线有两个性质——空间上 局部长度最短（质量=0的情况）、时间上固有时最大（质量≠0的情况），我们分别详细的介绍一下。
我们都知道，在平面上，两点之间直线最短。在曲面上，两点之间也有一个最短的路线。就像飞机从北京到纽约，通常要经过北极地区，因为地球是一个曲面，最短路线就是弯曲的圆弧，其它的路线都会绕远路。
同样的道理，光线路过太阳时，因为太阳把空间弯曲了，所以光线如果继续走原来的方向，那就绕远路了.
因此光线偏转了一下，沿着“曲面上的最短路线”运动（局部最短的直线，不是全局最短）。也就是说，光偏转的原因是“太懒了，不想多走路！”。
第5部分：如何通过相对论 解释苹果加速下落？
再来看 测地线的第二个性质 固有时最大。什么是固有时呢？就是自己手表的时间。固有时最大的意思是，物体在时空里自由运动，总是沿着自己手表走得最快的路径运动，或者说“让自己老的最快”的路径运动。
时间流逝快慢是什么意思呢？西游记里面 天上一天 地下一年，就是天上和地下 时间流逝的速度不一样。因为地球会弯曲周围的时空，所以地球上 海拔越低 时间流逝的越慢。2022年2月美国华裔科学家叶军 在自然杂志发表论文.
用原子钟实验证明了，“地球上高度相差一毫米，时间会变慢一千亿亿分之一”。也就是说，楼上楼下时间流逝的速度不一样，你的头和你的脚 时间流逝的速度也不一样。因为差异很小 只差几亿分之一，所以你感觉不出来，但是用原子钟能测出来。
一棵苹果树，地面比树上时间流逝的更慢。根据“固有时最大”的原则，苹果会向着“时间流逝更慢”的方向运动，也就是竖直向下运动。假如出现了一种神秘的力量，能让苹果的右上方时间流逝的更慢，那么苹果会自动向右上方移动。
换句话说，哪个方向时间流逝的最慢，静止的苹果就自动往哪个方向跑，跟引力没关系，引力是不存在的。
如果没有引力的话，是什么力量让苹果加速运动呢？ 第六集我们讲狭义相对论的时候，有一个结论，一切物体在四维时空里的速度都是光速。而且还给出了一个半定量的模糊公式，时间流逝速度的平方+空间移动速度的平方=光速的平方。
最开始苹果在树上静止不动，空间速度是0，时间流逝的速度就是光速。现在苹果下降到了地面，假如时间流逝的速度降低了1亿亿分之一，因为光速是一个非常大的数字，根据公式可以计算出空间速度是4.2米每秒。
也就是说，降低一点点时间流逝的速度 就能换来很大的空间移动速度。这句话很重要，我再说一遍，降低一点点时间流逝的速度 就能换来很大的空间移动速度。是树上和地面的“时间速度差” 在推动着苹果加速，跟引力无关！
物体从楼上掉落的过程中，也是楼上楼下的时间速度差在推着物体加速，跟引力没关系！
稍微总结一下测地线的两种重要性质：空间上距离最短、时间上固有时最大。
也就是说，空间上不愿意多走路 时间上想让自己过得更慢。一个字概括，那就是“懒”。一个懒字 可以简单直白而又深刻的总结 相对论下的所有物质运动。 物质运动 为什么这么“懒”呢？这是刚才讲的广义相对论的理论框架，
物质懒的运动性质 是由这里的“最小作用量原理"决定的。第五集我们讲过“最小作用量原理”，感兴趣的可以翻一下之前的视频 这里不再赘述。
第6部分：引力的熵力假说
这个假说发表于2009年，一发表就在物理学界引发了巨大的震撼。两年后这个理论的创始人，凭借该成果获得了 荷兰的最高科学奖，斯宾诺莎奖。这个奖相当于中国的 国家最高科学技术奖。这个理论比较复杂，我用简单的语言给你讲一下。
在物理学中，有一个理论叫全息原理。全息原理认为，一个三维空间的性质，可以被完整地编码到 它边界的二维球面上。
举个例子，太阳的熵 可以被编码到 围绕太阳的一圈一圈的球面上.
B点的球面面积小，A点的球面面积大。如果我们把太阳的熵 看成一块蛋糕，分蛋糕的人越少，每个人能分到的就越多。因此，同样面积的两个平板，B点的平板分能到的熵 比A点多。
根据熵增定律，物质会自动从低熵状态向高熵状态变化。所以，平板会从A点自动向B点移动。
因此，推动物体靠近太阳的力量，不是引力 而是熵增定律。牛顿认为，是引力让物体自由下落；爱因斯坦认为，是弯曲时空的测地线运动 导致物体自由下落；而这个理论认为，是熵增定律让物体自由下落。 我把这个理论的推导过程 放在这里了，感兴趣的话可以看一下。
这个理论的厉害之处在于，它不仅能推导出万有引力定律，还能推导出广义相对论，最最重要的一点是，它不需要假设暗物质，就能解释 星系中恒星转速过快的问题。
2015年，天文学家观测了33,000个星系，发现这些星系的引力分布 与熵力假说的计算结果一致(除了极少数 矮星系和星系群)，不需要额外假设暗物质。这意味着，熵力假说能在星系尺度上成功消除暗物质！
不过 引力的熵力假说，目前只解决了“星系内恒星转速过快”这1个问题。其他与暗物质相关的现象，比如引力透镜效应、子弹星系团碰撞问题，它还解释不了。尽管如此，许多物理学家认为，这么漂亮的理论 一定蕴含着更深刻的物理本质。
或许全息原理和熵增定律才是宇宙最基本的法则，而广义相对论和万有引力定律，只是从这些法则中“层展”出来的近似规律。在物理学中，有三个几乎独立的领域：量子场论、广义相对论和热力学。熵属于热力学，熵力假说非常简单而自然地，把广义相对论和热力学连接了起来。
当然，我要提醒一下，熵力目前只是一个假说，实验证据还不多。
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