想体验零重力，去太空？实验室？科学家：轻松办到，甚至不花钱

so easy，等效原理，上游乐场坐坐过山车和自由落体就能体验到了，实在不行蹦极！甚至......（虽然不花钱，但请勿模拟）

图：蹦极，自由落体下的零重力

图：零重力实验室，美国宇航局的失重奇观，通常被称为吐逆彗星。这是一架革新的道格拉斯DC-9型客机。

当我们在太空中看到宇航员在地球大气层上空航行时，我们被见告他们履历了零重力:真正的失重状态。然而它们仍然受到地球、月球、太阳和宇宙中其他物质的引力作用!那么零重力是如何起作用的呢?它是真实存在的吗?

这是一个很好的问题，一种你不需要到太空去体验的感受。

图：疯狂过山车，零重力体验一级棒

想想你现在正在做的事情，很可能是“一动不动”地坐着，这和摔倒之间有什么区别？区别不在于椅子，座位，或者你身上的重力。实际上，你可能正在坠落，就像在坐在自由落体的过山车一样。差别之处在于，当你的座位(或地板，或床)顶起你，从而让你反抗地心引力时，你没感受到你在下坠。你没有体验到下落的感受的原因，其实与引力（重力）的关系并不大，而是与“法向力”有关。法向力是垂直于你重心的外貌的力，是它支撑着你可以老老实实坐在椅子上。

图：重力（红色）和法向力（蓝色）相等且偏向相反，因为它们作用于地球外貌上的任何质量的物体。

三种方案

现在，把谁人力拿走。你可以想象用几种差别的方法把它拿走:

1）您可以移走施加压力的外貌，例如地板，椅子或任何支撑着你的工具。

图：别告诉我你会这个技术

2）你可以想措施关掉重力，让你失重。（同时法向力也消失）

3）您可以关闭您与椅子外貌上的原子之间的电磁相互作用。

在第一种情况下，你会坠落，就似乎你不小心踩到了稀薄的空气，然后开始往下掉。（椅子、地板、楼板统统移掉，想想猫和老鼠，猫追到悬崖边，追出了悬崖的画面，或者跳楼的感受）

在第二种情况下，你会意识到法向力“开”的唯一原因实际上是因为重力把你拉向地球，地板(或椅子)挡在中间，用等反作用力把你拉回原位。如果你关掉重力，重力就会酿成零，法向力也会酿成零。

在第三种情况下，重力仍然存在，把你拉向地心，可是如果没有地板上原子间的电磁力作用在你身上，你会直接掉下去。（解释一下，就是你除了受重力不会与任何物体发生作用，就像一个受到了重力的幽灵，遇墙穿墙，遇人穿人）

图：虽然一个抛射体只在重力的影响下运动，它看起来像一个抛物线，但实际上这个抛物线是一个以地球的中心为焦点的椭圆的一小部门。如果关闭电磁力，球将在约莫90分钟内走完椭圆路径。

三种情况分析

这三种情况显然有很大的差别。在第一种情况下，重力会把你往下拉，把你加速拉向地球的中心，直到你要么因为空气的阻力停止加速，要么因为你履历了来自地球(或另一个固体)的力。

在第二种情况下，你会体验失重状态，在任何地方都不会加速，这才是真正的“零重力”。

在第三种情况下，就如同上面谁人篮球，您将朝着地球中心加速，轨迹为以地球中心为一个焦点的椭圆形轨道，约莫90分钟后回到起点。

图：地球的轨道为椭圆，太阳就是椭圆轨道的焦点。

划重点：在最初的那一刻，在这三种情况下，你会有完全相同的感受。

图：宇航员和水果在国际空间站上。请注意，重力并不为0，只是所有工具，包罗飞船都处于匀称加速状态，发生的效果是零重力体验。

等效原理

那种失重的感受，那种胃部上升的感受，那种迷失偏向的感受……这就是所谓的“零重力”感受。划重点：如果你不睁开眼睛，第二种（零重力）和第三种情况（有重力，不与任何事物交互，幽灵状态）对你来说是难以分辨的。即你无法区分重力为0与自由落体匀加速之间的区别。这似乎违反直觉，但这是焦点，这就是爱因斯坦推导出广义相对论的正义，“等效原理”。

图：一个球在匀加速火箭中(左)和在地球上(右)，球的运动轨迹是相同，这是爱因斯坦等价原理的一个证明。

等效原理讲明，重力加速度和任何其他形式的加速度是无法区分的，好比火箭的推力。如果你和你所在的参考系都在处于匀加速状态，你等效于没有匀加速。你在地球上感受到的力，绕着轴旋转，绕着太阳旋转，和你在太阳消失后感受到的力是一样的，而地球只是在宇宙的深渊中独自旋转。

图：地球绕太阳公转，其旋转轴如图所示。

总结

综上所述：当我们说“零重力”时，我们并不是说重力不复存在。宇宙中没有一个地方是我们可以乐成躲避地心引力的，我们也不需要这样做。我们需要做的就是想措施让法向力消失，这意味着我们和我们所在的参照系能够一致下落。我们所要做的就是以与情况完全相同的速度加速，它们之间没有力的差异。这和实验室（失重的航行）的原理是一样的，即飞机的引擎关闭，飞机自由下落40秒，你在飞机上。

图：失重飞机

你体验的零重力可能感受很像坠落，除了没有空气从你身边掠过。简朴地说，您自己与您认为的“向下”偏向之间没有相对的引力。不外，友情提示一下，不要经常这么玩，否则你会履历种种身体不舒服，例如骨质疏松,肌肉萎缩,视力障碍,甚至失明,失去你脚上的老茧(导致脚蜕皮),由于缺少重力拽着你的内脏，所以你还会感受肠胃胀气，甚至洗澡、上茅厕等等发挥你的想象力。

而体验真正零重力（第二种情况）是不行能，因为在宇宙中没有任何地方可以躲避终引力，可是凭据“等效原理”零重力和自由落体是相同的。