理论教育 牛顿万有引力定律的优化和解析

牛顿万有引力定律的优化和解析

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿认为有可能。万有引力定律怎会到此就戛然而止了呢?事实上,他所暗示的就是,万物皆有引力。万有引力定律由此便获得了广泛而深远的影响力。无论是对苹果还是对行星,牛顿的万有引力定律均可适用。通过上述一系列的推理,物理学家们接受了牛顿定律能够解释地球为何绕日转动的事实。参考阅读//No. 57 牛顿的运动定律,第118页No. 68 广义相对论,第140页不论是一颗行星还是一个人,每个物体都在把宇宙中的其他物体朝自己的方向拉扯。

牛顿万有引力定律的优化和解析

科学界最著名的苹果

17世纪时就有许多顶尖科学家研究引力的本质。后来艾萨克·牛顿邂逅了他的那只苹果,由此做出了一个重大突破。

虽然关于牛顿与苹果的故事已经被传播成了都市传奇,但我们有理由认为它是有据可依的——可参见与牛顿同时代的威廉·斯蒂克利所写的一份文件。

当牛顿看到苹果落地的时候,他的脑袋里闪过的念头是什么?对于这个问题,没有人有十足的把握能准确回答,但人们推测,他应该是意识到了这个果子从一种(附着于枝条的)静态转转移到一种(往地面加速垂直下落的)动态。这个现象暗示,肯定有一种神秘的力量使苹果加速向地面坠落。这种力量就是我们现在已知的地球引力。

于是便有了被广泛认为是牛顿的灵光乍现的观点。如果地球引力对地表上方的苹果起作用,那么有没有可能它对距离地表更远的物体就不起作用了呢?牛顿认为有可能。在牛顿所处的时代,科学界已经知道了月球是围绕着地球转动的。牛顿通过计算得出,月球绕地的速度与地球引力的作用达到某种平衡:月球绕地的速度没有快到脱离地球引力而飞出轨道外,又没有慢到完全受制于地球引力而撞上地球,所以它会沿着轨道运行下去。

万有引力定律怎会到此就戛然而止了呢?牛顿提出,他的理论同样可以解释为何地球会围绕太阳转动。事实上,他所暗示的就是,万物皆有引力。宇宙中的每一个物体一定受到其他物体的引力影响,尽管这种影响力随着两个物体之间的距离增加而减弱。万有引力定律由此便获得了广泛而深远的影响力。

无论是对苹果还是对行星,牛顿的万有引力定律均可适用。(www.daowen.com)

想象牛顿捡起那个著名的苹果,并将它扔了出去。这个苹果在落地之前可能会在空中飞行一小段距离。一名更擅长投掷的运动员还可以把它扔出去更远,比如说,十倍远的距离。接着再想象一名强壮到超出现实情况的运动员,他可以把苹果扔出去绕着地表飞一圈。事实上,如果这名运动员真的将苹果扔出去足够远的距离,苹果将会一直保持着脱手时的高度,连绕地球飞行一圈也不会改变,然后苹果将会持续绕地球飞行下去(如果我们为简化条件,假设苹果不会因和空气摩擦而速度减慢),即该苹果做沿轨道运行的运动。通过上述一系列的推理,物理学家们接受了牛顿定律能够解释地球为何绕日转动的事实。

参考阅读//

No. 57 牛顿的运动定律,第118页

No. 68 广义相对论,第140页

不论是一颗行星还是一个人,每个物体都在把宇宙中的其他物体朝自己的方向拉扯。

这种引力的强度取决于该物体的质量和它与其他物体之间的距离。

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