無法停止的“好奇心”
我每天都在思考引力。沒錯，就是那個將我們自身以及我們周圍的一切物質——桌子、桌子上的杯子、汽車、海水和空氣等，維持在地球上，不至於使其飛入宇宙空間的引力。
我已經持續研究了幾十年引力。在世人眼裡，我可能會被視為一個怪人。地球上沒有人不受引力的影響，認真思考自己體重的人成千上萬，而重新思考引力的人卻寥寥無幾。
因此，有時孤獨感便由心而生。例如去孩子學校出席家長會的時候，如果自己被初次見面的家長詢問“您從事哪方面工作”，隻要我回答“我在研究引力”，對話基本就進行不下去了。哪怕對方隻說上一句“很久以前我就覺得引力不可思議”，我也會滔滔不絕地談下去，然而大部分對話都會就此終止。即使偶爾對方給予回應，也基本上是消極地說：“哦，在上高中的時候，我最頭疼的就是物理。”如果遇到的是醫生或律師，任何人都有想咨詢的事情吧。但遇到引力研究者的時候，幾乎沒有人會想到“機會難得，這次要問個究竟”。
實際上，即使我介紹了專業領域的相關內容，也不會對人們的日常生活有什麼幫助。假如了解引力可以幫助減肥的話，那麼我想在開家長會的時候，我會成為眾人的焦點。
但是，我想通過自身的努力讓更多的人了解我所從事的研究。理由很簡單，就是因為它非常有趣。
在幾千年的歷史長河中，我們人類通過反復嘗試不斷摸索，解開了很多自然界中的謎題。雖然我們是身高僅為1～2米的生物，但是從大小相當於我們身體10億×10億×10億倍的宇宙，到隻有10億×10億分之一米的微觀世界，如今我們都可以對其進行觀測和理解。
當然，還有很多沒有解決的問題。人類能夠深入理解“與自己身高（尺寸）不符的”世界，真是一件不可思議的事。如果隻是為了生存，那麼隻要掌握從我們身高的1000倍（大約1～2千米）到1000分之一（大約1～2毫米）左右的世界就足夠了吧。與之相比，地球到月球的距離約為4億米 ，最近經常聽聞的“納米”則為10億分之一米。從進化論的角度來講，人類即使不理解那些上億級的世界，也不會被淘汰。我們完全沒有必要掌握那些知識。
但是，人類已經獲得了知曉與生活基本無關的事物的能力。即便明知沒什麼用，也會敗給好奇心。而且我認為人類的這種行為是非常有價值的。
在僅此一次的人生中，我希望盡量深入地了解這個世界，因此我從未間斷過我所從事的研究。引力是主導我們生活的力，它就在我們的身邊。但是，我們還沒有完全看清它的真面目，如果不能理解引力，就無從知曉自然界中最深層的真相。因此，我認為引力研究很有意思，我也想讓更多的人了解該研究領域的意義。
如果沒有引力研究，就不會誕生GPS
另外，這些研究也會在我們生活中發揮出意想不到的作用。
1969年，費米國家加速器實驗室的第一任主任羅伯特?威爾遜（Robert Wilson）曾作為證人在美國議會上被問道：“建造粒子加速器對我國的國防有什麼幫助？”這裡提到的“加速器”是指基本粒子研究中不可或缺的實驗設備。具體情況我會在後面解釋，這裡隻要把它理解成觀察微觀世界的巨型顯微鏡就可以了。
當時已經提出了在芝加哥郊外建造加速器的計劃。該項計劃是美國原子能委員會事業的一環，因為該委員會曾主持研制原子彈“曼哈頓計劃”，所以即使在基本粒子物理學研究的建設上，也試圖先賦予其國防使命。而且當時這項計劃需要的預算，毫無用處的建設是不會得到國民同意的。
就在這預算是否能得到認可的關鍵時刻，威爾遜給出了這樣的回答：“加速器對於國防不會有直接的作用。但是，它對於保護我們國家是有益處的。”
威爾遜的回答很偉大，接受並通過計劃的議會也偉大。雖然費米實驗室的加速器現在被日內瓦的LHC（大型強子對撞機）取代了，但在很長的一段時期內，它作為世界上最強大的加速器，對物理世界貢獻巨大，很多令全世界感到自豪的重大發現都源於它。
進一步講，科學的發展並非隻是為了提高一個國家的知名度。科學通過推廣合理的思考方式，讓人類從迷信和偏見中解放出來，通過探究宇宙和生命的奧秘，讓我們對世界的認識與體驗變得更加豐富。有句話這樣說：“科學的目的是人類精神的榮光。”正如此話所講，科學具有其自身的價值，創造出這種價值的意義重大。
而且，雖然科學發現最初是源於研究者的好奇心，但是從長遠看，也有不少成果最終在實際應用中發揮出了作用。獲得“菲爾茲獎”（也被稱為“數學諾貝爾獎”）的森重文對於自己研究的基礎數學這樣評價：“雖然現在不能馬上體現其作用，但是50年或100年以後它會發揮出未知的作用。因此一顆探究之心是最好的指南針。”一提到算術或數學，厭學的孩子就會提出這樣的疑問：“學它有什麼用？”但是，這些脫離日常生活的抽像研究往往會在未來起到意想不到的作用。
物理的世界亦是如此。例如17歲的伽利略?伽利雷在比薩的教堂發現了“擺的等時性”。當時伽利略或許是厭倦了比薩，心不在焉地盯著教堂的天花板看，對頭上弔燈的搖擺產生了興趣。他用自己的脈搏計算時間，觀察一會兒後發現，擺動的周期與擺錘的重量以及振幅無關，隻取決於擺線的長度。至於這個故事是否屬實，科學史家們也持有不同的意見。雖然關於在何種情況下發現擺的等時性並沒有定論，但至少有記錄顯示在1602年之前伽利略已理解了這一原理。
這一發現衍生出的“諧運動”被廣泛應用於解釋聲波和電波等諸多物理現像的理論中。當然，它也被用於實用的技術之中，在我們日常生活中發揮著重要的作用。
另外，科學家在研究中使用的工具，有的經過改良也會被推廣到整個社會中。互聯網上的網頁瀏覽器就是其中之一。它是由在CERN（歐洲核子研究組織）工作的技術人員開發出來的，剛纔提到的加速器LHC就在CERN。因為有幾千名研究者在CERN共同工作，所以必須高效地實現信息共享。於是，那裡的技術人員開發了可以通過各自的電腦閱覽放置於服務器的信息的方法，並將那些信息免費公開。這一技術給我們每天的生活帶來了巨大的轉變。
引力的研究也以各種各樣的形式衍生出了“有用的技術”。例如人造衛星中的GPS（全球定位繫統）。如果不了解牛頓的萬有引力定律，就無法發射人造衛星。其實如果沒有愛因斯坦的相對論，也無法使用GPS準確地測定距離。關於這一點，我會在後面的章節中做詳細說明。
引力研究與理解宇宙息息相關
萬有引力定律和相對論都是關於引力機理的劃時代的重大發現。而且現在的引力研究繼牛頓和愛因斯坦的時代之後，迎來了“第三個黃金時代”。關於引力的大型觀測和實驗項目相繼啟動，支撐它的理論也取得了巨大的進步。另外，根據這些理論我們也逐漸看清了宇宙的面目。本書的內容是追溯愛因斯坦的相對論及其之後100年間的研究發展，以及最新的引力理論所描述的宇宙。