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宇宙中的基本力之一是引力，所有具有质量或能量的物体，包括恒星、行星、星系、岩石，甚至光，都通过引力相互靠近。引力是宇宙中许多结构的原因。宇宙早期由引力引起的原始气态物质的吸引力使其开始聚结，形成恒星，组合成星系。在我们的日常生活中，重力给物体带来重量，并导致岩石从山上掉下来。引力将太阳系凝聚在一起，使一切事物（从最大的行星到最小的碎片颗粒）都保持在其轨道上。重力引起的联系和相互作用驱动季节、洋流、天气、气候、辐射带和极光。
为什么会有重力？每个人都经历过，但是很难确定为什么会有重力。尽管牛顿和爱因斯坦设计的定律成功地描述了引力，但我们仍然不知道宇宙的基本属性是如何结合起来产生这种现象的。牛顿在1687年指出，“万有引力一定是由一个（智能的）神根据某些规律不断地行动引起的 [1] 。”在牛顿之前，没有人听说过万有引力，更不用说普遍规律的概念了。
这个智能神到底是谁？牛顿曾说过，“无论这个神是物质的还是非物质的，我都留给我的读者来考虑”。
200多年来，没有人真正挑战过重力智能可能是什么。或许，任何可能的挑战者都被牛顿的天才吓倒了。
爱因斯坦并没有被吓倒。1915年，在没有实验前兆的情况下，爱因斯坦梦想出一种能产生引力的智能体。根据他著名的相对论，引力是质量对空间和时间影响的自然结果 [2] 。牛顿和爱因斯坦都同意空间和时间有维度（如空间有宽度、长度和高度，时间有长度）。但牛顿并不认为空间和时间会受到其中物体的影响。爱因斯坦做到了，他的理论是重力只是质量在空间和时间中存在的自然结果。对于空间，重力可以扭曲、弯曲、推动或拉动它。随着时间的推移，重力也可以通过加速或减速来扭曲它。图3.1表明重力不是力，而是时空的曲率。
借助蹦床游戏，可以想象爱因斯坦的空间重力扭曲。我们的质量导致蹦床空间的弹性结构出现凹陷。将球滚过脚下的经线，它会朝着你的质量弯曲，你越重，你弯曲的空间就越多。
图3.1 由质量对空间和时间的影响而产生的引力（由NASA提供）
人们普遍认为相对论是一种抽象且高度神秘的数学理论，对日常生活没有影响。这实际上与事实相去甚远。该理论对于用于导航的全球定位系统（Global Positioning System, GPS）和北斗系统至关重要。以GPS为例，GPS由20多颗环绕地球高轨道卫星组成的网络组成 [3] 。GPS接收器通过比较它从当前可见的GPS卫星（通常为6～12个）接收的时间信号并在每个卫星的已知位置上进行三边测量来确定其当前位置。所达到的精度是非凡的，即使是一个简单的手持式GPS接收器，也可以在几秒钟内确定在地球表面上的绝对位置，精确到5～10米。更复杂的技术，如实时运动学（Real-Time Kinematic, RTK），只需几分钟的测量即可提供厘米级位置，可用于高精度测量、自动驾驶和其他应用。为了达到这种精度水平，来自GPS卫星的时钟滴答的准确度需要为20～30纳秒。如果没有正确考虑这种影响，基于GPS的导航定位将在仅2分钟后出错，并且全球位置的错误将以每天约10千米的速度继续累积！在很短的时间内，整个系统对于导航将毫无价值。