在地球上，对于人类而言，有一种共同的直觉：万物都会往地上掉。比如：苹果总会从树上掉下来。既然如此，那地球为什么不会向下掉呢？

1968年，阿波罗8号的宇航员曾经在绕月轨道上给地球拍摄了一张了照片，在这张照片中，我们可以很明显地看到地球是漂浮在太空中的。

类似的照片还有很多，比如：1990年，当时距离地球64亿公里的旅行者一号，朝着太阳系中各个天体都拍了一张照片，最终绘制成了一张太阳系的全家福。在张全家福中，我们都可以到，太阳系内的天体是漂浮在宇宙空间中的。

可是不知道你想过没有，为什么在地球上万物都会往下掉，而在宇宙中的天体，包括地球在内，它们都是漂浮在宇宙空间当中？

要知道，地球可是有60亿亿吨，地球的质量比全人类的重量加起来还要高好几个数量级，照理说，它应该也会下坠才是。

古希腊的学者们就曾经思考过这个问题，亚里士多德后来提出，地球上（月球下方）的万物都是由水火土气构成的，宇宙中（月球上方）的物质都是由以太构成的，由于构成不同，宇宙中的物质可以按照完美的圆周运动运转，也就不存在下坠的事情。

现代看来，亚里士多德的想法可能是有点不切合实际了。那么关于这个问题，后来又是如何解决的呢？

牛顿力学与万有引力定律

古希腊曾经以亚里士多德学说发展得到了地心说，到了文艺复兴时期，哥白尼等人发展出了日心说。但最终奠定天文学基础的却是伽利略、开普勒和牛顿。尤其是牛顿，他提出了牛顿力学和万有引力定律，成功统一了地球上和宇宙中的物理学定律，并且成功地解释了地球漂浮在宇宙空间中的问题。

根据牛顿第一定律，力是改变物体运动状态的原因，如果不受力或者合力为零，物体要么保持匀速直线运动，要么保持静止。所以，我们可以得到一个结论：地球上的物体会下落，主要是因为受到了力的作用，这个力就是万有引力和向心力的合力，我们也把这个合力称为：重力。重力的方向刚好就是竖直向下的，所以下落中的下这个方向本质上是重力的方向。

牛顿曾经在他的著作《自然哲学的数学原理》中提到过一个著名的思想实验：牛顿大炮。

他假设有一个理想的大炮，可以打出理想的炮弹。那么，如果炮弹举到一个高度后松手，就会自由落体。

如果让大炮赋予炮弹一定的初速度，炮弹的轨迹就会是抛物线，最终落到地球面上。

由于地球是球体，地面在大尺度上是会向下弯曲的。如果让大炮赋予炮弹恰好的初速度，使得炮弹下落的速率恰好和地球向下弯曲的程度一致，那炮弹就会绕着地球运动，而不会落到地面上。

这颗炮弹也就成了地球的卫星。此时炮弹的速度被我们称为第一宇宙速度，这个速度大概是7.9千米/秒。

那我们再来看地球的动力学情况。地球是受到了太阳的引力，由于太阳的质量特别大，占据了整个太阳系总质量的99.86%，所以太阳的引力非常大，地球的主要受力来自于太阳。

而由于地球拥有一个初速度，所以地球可以绕着太阳运动，相当于太阳的卫星，地球与太阳的关系和牛顿大炮中炮弹与地球的关系是一样的。因此，地球没有向下坠，首先是因为地球受到的是太阳的万有引力，其次它具有一个初速度，于是在万有引力作用下开始绕着太阳转。如果地球的速度突然变为0，那地球就和其他的地球上的物体一样，最终掉落到太阳当中。所以，对于地球来说，地球的下是朝向太阳的。

爱因斯坦与广义相对论

牛顿力学在解释天体运行时非常的准确，但是如果引力特别大时，万有引力定律的误差就会比较大。后来，爱因斯坦弥补了这个缺陷，他提出了广义相对论来解释引力现象，并且这个理论如今成为了解释引力现象的主流理论。

爱因斯坦认为：并不存在引力，引力现象的本质是时空的弯曲。我们拿地球和太阳举例子，地球可以绕着太阳转，并不是因为太阳对地球施加了引力。而是因为太阳质量足够大，压弯了周围的时空，地球只是沿着地球的测地线在运动，这里的测地线类似于平面几何中两点之间的直线。

所以，地球是贴着时空的地面在跑，漂浮在太空中也就理所应当，这是符合的是牛顿第一定律，只是从三维空间的角度来看，地球是做圆周运动而已。