引力为什么这么弱？

每个人都曾思考过这样的问题：我们为什么在地球上？我们的答案是：因为有引力。如果没有它，我们都会飘浮在太空中，而整个宇宙也会变成一团漆黑且充满尘埃和气体的庞大混沌体，没有行星，没有恒星，没有奇特的热带水果，没有星系，也不会有你们这些爱看趣味物理学读物的帅哥美女。引力的存在如此广泛，但它的力道非常弱。

引力有多弱呢？粗略地说，对于其他三种基本作用力，它的强度大约是1/1036倍。为了更直观地感受这个差距，你可以回想自己在一年级的时候是如何学习“分数”这个概念的。你把1个木瓜等分成4份，那么每份就是1/4个木瓜，这很容易。那如果把它等分成1036份，那么每份……要比单个木瓜分子更小。事实上，你可能要切200万个木瓜才能成功地得到单个木瓜分子。

做个小实验你就知道引力到底有多弱了。你不需要在地下室搭建粒子加速器，随便找一块磁铁从上方吸住一枚铁钉即可。铁钉被整个地球的引力向下拽，但一块小小的磁铁产生的磁力足以让铁钉保持悬浮，而不至于掉到地上。一块小磁铁就可以抗衡整个行星，可见磁力比引力强大得多得多。

此时此刻，你大概会觉得奇怪：既然引力这么弱，为什么它在我们的宇宙中如此重要？难道它不应该被其他的力彻底碾压吗？它难道不应该像龙卷风中的一个喷嚏一样，毫无存在感吗？它怎么会让行星绕着恒星转圈，让我们无法像超人那样在空中飞来飞去？既然其他形式的力如此强劲，它们为什么没有轻易消除引力的作用，在宇宙中彻底抹掉它？

答案是，在超大尺度、超大质量的情况下，引力会变得非常重要。强核力和弱核力都是短程力，一般只在亚原子尺度上起作用。电磁力的强度远超引力，却不能成为主宰恒星和星系运动的作用力，因为引力有一项有趣的属性：引力是单向作用力，只会使物体相互吸引，而不会使它们分开。这里的原因很简单：引力的大小和物体的质量成正比，而质量不能是负的。与之相反，电磁力涉及两种类型的电荷（正电荷与负电荷），而弱核力和弱核力也涉及类似的属性，它们是超荷和色荷，同样具有多重数值。

引力也差不多，但又不完全相同。你可以把质量当作粒子的引力荷（gravity charge），它决定了该粒子会受到多强的引力。但质量不可能取负值，所以引力不会使粒子相互排斥。

这一点非常重要，因为这意味着引力是不能互相抵消的。在大尺度上，电磁力可以相互抵消。如果太阳基本只带正电荷，而地球基本只带负电荷，那它们之间的引力会大得惊人。如果这是真的，我们的行星早就被拽进太阳里了。

然而，地球所带正电荷与负电荷的数量基本各占一半，太阳差不多也是这样，所以它们之间的电磁力几乎可以忽略掉。地球的正电荷吸引太阳的负电荷，同时排斥太阳的正电荷；地球的负电荷吸引太阳的正电荷，同时排斥太阳的负电荷。总体算下来，所有的电磁力互相抵消。

这并不是什么巧合。在强大的电磁力作用下，电荷会被反复调整，直到所有残余的不平衡都消失。在宇宙早期（那时它很年轻，只有40万岁，那是没有木瓜的时代）这个过程就基本完成了，几乎所有的物质都以中性的形态存在，电磁力也达到平衡。

既然太阳和地球间的电磁力总体为零，而且弱核力和强核力在远距离上也没什么效果，那剩下的就只有引力了。这就是引力在行星和星系尺度上成为主导的原因：其他的作用力都达到了平衡态。这就好比在宴会上，其他人都结伴回家，只剩下引力孤零零地站在那里，尽管它有的是吸引力。因为引力只有吸引力，它不会自我抵消。

总之，引力有两个人们至今还无法解释的有趣特性：（1）和其他几种基本作用力比起来，它很弱，这就好比在战场上，其他人都拿着《星球大战》里的光剑，而引力却拿着一把牙刷；（2）其他的作用力会根据物体的属性吸引或者排斥它们，只有引力不管三七二十一，统统表现为吸引。为什么它这么特别？我们不知道。