自由落体

自由落体是只在引力作用下的运动，没有任何其他东西推你或托住你。降落伞打开前的跳伞者、从树枝上掉落的苹果、绕地球运行的宇航员，都处于自由落体之中。令人惊讶的特征是它的感受：失重。在一部下坠的电梯里你会飘浮起来，从手中松开的球会停在你身旁，倾倒的一杯水也不会洒出——因为一切都以相同的速率一起下落。

这正是等效原理发挥作用之处。如果引力对不同物体的拉扯各不相同，你在下落的箱子里就能感觉到它。但事实并非如此：每个物体都同步地向下加速，所以相对于箱子，引力干脆消失了。这个自由下落的房间，在局部上，就如同一个远离任何恒星、在空旷太空中漂流的房间。这就是为什么绕轨运行的宇航员感觉不到引力，尽管地球对他们的拉力几乎和在地面上一样强——他们和飞船正在一起下落，绕着地球一圈又一圈地不停「错过」地面。

在广义相对论中，这改变了「自然」运动的含义。在日常物理里我们说，不受干扰的物体沿直线匀速运动，而引力是一种把它从那条路径上扳弯的力。爱因斯坦把这一切翻转过来：自由落体本身就是不受干扰、无外力的运动状态。一个自由下落的物体沿着穿越弯曲时空的最直路径前进，这条路径称为测地线。我们感觉为「引力」、把我们压进椅子的那种力，其实是地板把我们从天然的自由落体路径上推开。