在地球上，對于人類而言，有一種共同的直覺：萬物都會往地上掉。比如：蘋果總會從樹上掉下來。既然如此，那地球為什么不會向下掉呢？

1968年，阿波羅8號的宇航員曾經在繞月軌道上給地球拍攝了一張了照片，在這張照片中，我們可以很明顯地看到地球是漂浮在太空中的。

類似的照片還有很多，比如：1990年，當時距離地球64億公里的旅行者一號，朝著太陽系中各個天體都拍了一張照片，最終繪制成了一張太陽系的全家福。在張全家福中，我們都可以到，太陽系內的天體是漂浮在宇宙空間中的。

可是不知道你想過沒有，為什么在地球上萬物都會往下掉，而在宇宙中的天體，包括地球在內，它們都是漂浮在宇宙空間當中？

要知道，地球可是有60億億噸，地球的質量比全人類的重量加起來還要高好幾個數量級，照理說，它應該也會下墜才是。

古希臘的學者們就曾經思考過這個問題，亞里士多德后來提出，地球上（月球下方）的萬物都是由水火土氣構成的，宇宙中（月球上方）的物質都是由以太構成的，由于構成不同，宇宙中的物質可以按照完美的圓周運動運轉，也就不存在下墜的事情。

現代看來，亞里士多德的想法可能是有點不切合實際了。那么關于這個問題，后來又是如何解決的呢？

牛頓力學與萬有引力定律

古希臘曾經以亞里士多德學說發展得到了地心說，到了文藝復興時期，哥白尼等人發展出了日心說。但最終奠定天文學基礎的卻是伽利略、開普勒和牛頓。尤其是牛頓，他提出了牛頓力學和萬有引力定律，成功統一了地球上和宇宙中的物理學定律，并且成功地解釋了地球漂浮在宇宙空間中的問題。

根據牛頓第一定律，力是改變物體運動狀態的原因，如果不受力或者合力為零，物體要么保持勻速直線運動，要么保持靜止。所以，我們可以得到一個結論：地球上的物體會下落，主要是因為受到了力的作用，這個力就是萬有引力和向心力的合力，我們也把這個合力稱為：重力。重力的方向剛好就是豎直向下的，所以“下落”中的“下”這個方向本質上是重力的方向。

牛頓曾經在他的著作《自然哲學的數學原理》中提到過一個著名的“思想實驗”：牛頓大炮。

他假設有一個理想的大炮，可以打出理想的炮彈。那么，如果炮彈舉到一個高度后松手，就會自由落體。

如果讓大炮賦予炮彈一定的初速度，炮彈的軌跡就會是拋物線，最終落到地球面上。

由于地球是球體，地面在大尺度上是會向下彎曲的。如果讓大炮賦予炮彈恰好的初速度，使得炮彈下落的速率恰好和地球向下彎曲的程度一致，那炮彈就會繞著地球運動，而不會落到地面上。

這顆炮彈也就成了地球的衛星。此時炮彈的速度被我們稱為第一宇宙速度，這個速度大概是7.9千米/秒。

那我們再來看地球的動力學情況。地球是受到了太陽的引力，由于太陽的質量特別大，占據了整個太陽系總質量的99.86%，所以太陽的引力非常大，地球的主要受力來自于太陽。

而由于地球擁有一個初速度，所以地球可以繞著太陽運動，相當于太陽的衛星，地球與太陽的關系和牛頓大炮中炮彈與地球的關系是一樣的。因此，地球沒有“向下墜”，首先是因為地球受到的是太陽的萬有引力，其次它具有一個初速度，于是在萬有引力作用下開始繞著太陽轉。如果地球的速度突然變為0，那地球就和其他的地球上的物體一樣，最終掉落到太陽當中。所以，對于地球來說，地球的“下”是朝向太陽的。

愛因斯坦與廣義相對論

牛頓力學在解釋天體運行時非常的準確，但是如果引力特別大時，萬有引力定律的誤差就會比較大。后來，愛因斯坦彌補了這個缺陷，他提出了廣義相對論來解釋引力現象，并且這個理論如今成為了解釋引力現象的主流理論。

愛因斯坦認為：并不存在引力，引力現象的本質是時空的彎曲。我們拿地球和太陽舉例子，地球可以繞著太陽轉，并不是因為太陽對地球施加了引力。而是因為太陽質量足夠大，壓彎了周圍的時空，地球只是沿著地球的“測地線”在運動，這里的測地線類似于平面幾何中兩點之間的直線。

所以，地球是貼著時空的“地面”在跑，漂浮在太空中也就理所應當，這是符合的是牛頓第一定律，只是從三維空間的角度來看，地球是做圓周運動而已。