重力位（重力勢）

這個觀念你其實早有一個日常版本：某樣東西有多高。把書舉到書架上，它就儲存了能量，一旦掉下來重力便能把能量還給它。重力位就是「高度」的成熟、遍佈整個空間的版本。在重力場中的每一點，它告訴你「一個 1 公斤的質量放在這裡會有多少位能」，所以它像是鋪在空間上的一片能量地景。

正式地說，重力位 V 是每單位質量的重力位能：V = U / m。對點質量或球體 M 而言，V = -G M / r，單位是焦耳每公斤（J/kg）。位能的零點選在很遠很遠的無限遠處，而由於重力是吸引力，其他地方的位算出來全都是負的，就像山谷的谷底。於是實際質量 m 的能量是 U = m V = -G M m / r。兩個相關的事實：位是純量（只是一個數，沒有方向），而場是位「往下的斜率」，g = -dV/dr。

要分清楚三個表親：重力場（向量，單位 N/kg）告訴你每公斤受的力；重力位（純量，單位 J/kg）告訴你每公斤的能量；而重力位能（單位焦耳）則是某個特定物體的實際能量。那個負號並不是記帳上的小把戲：它說明一個被束縛的物體（例如被太陽困住的行星）能量比在無限遠處自由漂流的物體更低，所以你必須加入能量才能讓它脫困。