近三百年后,为什么仍旧力挺牛顿万有引力常数

发布时间: 2022-11-08 08:00:29 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 102

万有引力为什么那么强?我们很容易计算出,基本粒子间的库伦力是远远超过万有引力的,但是为什么当天体的质量达到足够大的时候,引力可以...

近三百年后,为什么仍旧力挺牛顿万有引力常数

万有引力为什么那么强?

我们很容易计算出,基本粒子间的库伦力是远远超过万有引力的,但是为什么当天体的质量达到足够大的时候,引力可以轻易的压垮电磁力?rn在从恒星向黑洞转化的过程中,首先失效的是核力,引力很快就能压碎原子核,接下来是电磁力,甚至连简并能都抵挡不住引力的力量。为什么是这样的呢?rn有人说引力是长程力,但是电磁力同样是长程力。为什么就敌不过引力的作用呢?
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小和物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之间的万有引力就越大;物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越小。

两个可看作质点的物体之间的万有引力,可以用以下公式计算:F=GmM/r^2,即 万有引力等于引力常量乘以两物体质量的乘积除以它们距离的平方。其中G代表引力常量,其值约为6.67×10的负11次方单位 N·m2 /kg2。为英国科学家 卡文迪许通过扭秤实验测得。

两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!但是,天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的作用。在天体中质量还算很小的地球,对其他的物体的万有引力已经具有巨大的影响,它把人类、大气和所有地面物体束缚在地球上,它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。

重力,就是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。

任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力 、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种,两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1035 ,质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/1010。因此研究粒子间的作用或粒子 在电子显微镜和加速器中运动时,都不考虑万有引力的作用 。一般物体之间的引力也是很小的,例如两个直径为 1米的铁球 ,紧靠在一起时 , 引力也只有1.14×10-3牛顿,相当于0.03克的一小滴水的重量 。但地球的质量很大,这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力 。所以研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大,乘积就更大,巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。恒星的形成,在高温状态下不弥散反而逐渐收缩,最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞 , 也都是由于引力的作用,因此引力也是促使天体演化的重要因素。
牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的。每个物体都会吸引其他物体,而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明,每一个物体都吸引著其他每一个物体,而两个物体间的引力大小,正比于这它们的质量,会随著两物体中心连线距离的平方而递减。牛顿为了证明只有球形体可把「球的总质量集中到球的质心点」来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分。然而不管距离地球多远,地球的重力永远不会变成零,即使你被带到宇宙的边缘,地球的重力还是会作用到你身上,虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖,但它还是存在。不管是多小还是多远,每一个物体都会受到重力作用,而且遍布整个太空,正如我们所说的「万有」。
其实引力是不存在的。或者说引力只是这种现象的一种解释而已。它不同于其他力。
“引力”其实是时空扭曲的表现,举一个二维的例子:一张绷直的橡皮筋网
1.放上两个质量不一,体积相同的球,网扭曲了
2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大
3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区大

2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越小,引力越大

物体由于惯性沿直线运动,但在扭曲的空间运动,表现出来就是受到引力影响
事实上,引力扭曲的是四维时空。

还有一个例子:光经过大质量天体时会扭曲,但引力不能作用于光,所以解释就是光沿直线传播,在扭曲的时空中运动,就会扭曲。但光还是沿直线传播

事实上,万有引力并不是一种真实的力,比如牛顿说的万有引力,是万物之间皆有引力的简写。有确凿证据表明:引力是电场力的作用。卡文迪许的扭秤测出的两个球之间的引力是“分子间力”。宇宙星体间的作用都是静电引力或斥力,圆周运动在于带电星体在另一星体的磁场中受到了洛仑兹力。
(law of gravitation)物体间相互作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。如果用m1、m2表示两个物体的质量,r表示它们间的距离,则物体间相互吸引力为F=(Gm1m2)/r2,G称为万有引力常数。

万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外,他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学。 简单的说,质量越大的东西产生的引力越大,地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。
电磁力敌不过引力的关键是它有正负之分,而不是随着粒子数增加而不断叠加。

核力敌不过引力的关键也是它的力荷有“色”的区分。

万有引力其实是所有4种基本力中最弱的,比其它力都要弱几十个数量级。

但是我们平时感觉到的万有引力很强,主要原因是:一,它是长程的,也就是无论远近都有作用;二,万有引力没有正负之分,永远都是吸引;三,万有引力是万有的,也就是任何粒子都会对你有引力,由于这三个原因,导致无数个粒子对你的引力会叠加(电磁力虽然强,但是正负会抵消,无法累积),再加上天体这样大质量物体的粒子数量巨大,累积起来的力就非常可观了。

假如电磁力也象引力那样不分正负,一律吸引而不排斥,那么我们在地球上感受到的电磁吸力将比引力的吸力强10的38次方倍,足见引力其实是多么的弱。

另外纠正你的说法,在黑洞形成过程中,首先被压垮的是电磁力,最后是核力,你刚好说反了。
没想到楼主也会在这儿提问,看来学无止境

四种基本力中,强核力的强度大约是电磁力的100倍,弱核力的10万倍,引力的10^42倍。科学家做过一个比喻,如果把引力比作一个人的手臂,那电磁力的手臂就要伸到宇宙之外了。

但是强核力的作用范围仅限于原子核内部,夸克间的核力表现为胶子交换的作用,重子间的核力表现为介子交换的结果。夸克有红、绿、蓝三种“色”,有六种“味”。束缚原子核的强核力只是夸克剩余的强弩之末(连玻色子都变了),但即使如此,它还是能克服原子核间的电磁斥力。

电磁力有只与电荷有关,与粒子种类无关。电荷有“+”“-”之分,正电荷能和等量的负电荷抵消,由于宇宙中正负电荷相等(电荷量守恒定律),所以宏观上电磁力无法体现。

弱核力其实强于电磁力,但由于它的作用玻色子质量太大(另外三种力的玻色子都没有质量),影响了它的作用。弱核力主要使物质衰变并产生辐射。

引力虽然最弱,但它不同于其它的力。四种力中只有引力没有力荷,只有质量决定。因此引力不会抵消,只能叠加,大约一粒灰尘(10^-5g)的引力,已经接近一个电子的斥力。整个星体的引力叠加起来自然强了很多。

还有一点,引力的作用方式不同于其它力,另外三种力都是靠交换玻色子表现出来,引力却是通过时空的弯曲表现出来。物质会有一种像中心跌落的趋势(爱因斯坦的橡皮膜比喻),质量越大,空间曲率越强,最终会打破电磁力和强核力的壁垒。
1楼说的对,电磁力不会因为质量而叠加或者无缘无故增加。
而引力能不断叠加。叠加就可以超过一定的数值。
核力也是定值的。
也许量变形成质变说的就是这个道理吧。
万有引力是经典物理,并不适用于所有

为何千百万年来苹果砸到几乎几百万人头上,为何只有牛顿能够顿悟出万有引力定律?

牛顿悟出万有引力定律和苹果砸到头上其实关系不大,只是后人编故事才把两者联系起来了。万有引力定律的得出离不开牛顿的异常天赋和艰苦卓绝的努力,他的数学功底也是非常强的。
1、思维方式不同。因为太常见了导致很多人没往深处想。
2、行为方式不同。或许有人想了但是没人坚持下来,或者坚持了但是方法不对。
最佳答案:因为那刚巧是一苹果树... 刚巧牛顿又在那里思考... 刚巧那苹果熟了... 刚巧那苹果掉了.. 有巧的砸在了他头上.. 牛顿有刚巧领悟了 万有引力... 精彩不?..

物理学近100年没有任何重大突破,究竟为什么呢?

很久以前就有人说过,100年来在物理学方面没有重大突破?仿佛是直觉上的,仿佛是真的。但实际上,现在就下这个结论有点太早了。那是因为物理学的演变不仅仅是关于人类的智慧,它是关于测量的,实际上人类的智慧存在于物理理论之外。为什么这么说呢?事实上,这里的核心要素是测量。在科学的早期,人类基本上是通过肉眼来观察物理现象的仅仅依靠肉眼其实是非常有限的。首先,我们能看到的东西是有限制的。我们不能看到非常小的物体,也不能看到非常远的物体。

现在我们也把我们能看到的区域称为宏观的低速世界。因此,我们发现,牛顿早期的牛顿力学和万有引力定律在描述宏观低速世界方面是非常准确的。这个宏观的低速世界范围从人的高度到地月系统。现代意义上的科学发展始于16世纪,而物理学是最早发展的学科之一。自伽利略以来,物理学的发展进入了一个快车道。伽利略是现代科学的先驱,他通过实验作为研究手段引入物理学。在此之前,科学研究主要是基于观察,缺乏经验证据。

物理学家继续对相对论和量子力学的理论进行延伸和修补。例如,引力波在近几年很受欢迎。科学家们根据相对论很早就预测到了引力波的存在。将基本粒子与强、弱和电磁力结合在一起的标准模型是量子场理论的一部分,它本身就是量子力学和狭义相对论的结合。

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这是因为我们目前人类的发展水平有限,所以可以认识世界和改造世界的方式也很有限,物理学成就是依靠大量实践而产生的,所以受到了很大的限制。
因为光靠前人留下来的理论实验,是不够的,现在只有在基础物理方面有重大的突破,才能研究出关于新的物理学理论。
因为物理知识很深奥,并且有很少人能弄懂物理方面的知识,而且想要实现这一目标是很困难的,所以我们一定要理智的看待。

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  三百多年前牛顿提出了万有引力定律,它描述了宇宙乃至万物所遵循的一种规律,为我们解决了许多实际问题。然而它面临许多问题,具体如下:

  1. 起源问题:万有引力为什么与质量的乘积成正比,质量这个属性为什么会产生引力,而不会产生斥力呢?中国古代的哲学家有“一阴一阳谓之道”的说法,遍观宇宙人间无不透着这朴素的哲学思想,男女、阴阳、正反、虚实、有无、正负、大小等等,这种对立统一的规律到处存在。自然规律作为“道”的一种也不会例外,而万有引力却难于自圆其说。另外,库仑力与距离平方成反比,是因为电磁波或电磁场辐射出去以球面的形式向外扩散,球面与半径的平方成正比,自然单位面积上的辐射程度与半径的平方成反比;而万有引力并非是一种向外辐射的引力场,何以也与距离的平方成反比?牛顿当初把这个定律压了十五年才发表,说明他对这个定律存在相当的疑虑,那就是“为什么”的问题。

  2. 作用因子的问题:按照牛顿当初的思想,万有引力为超距作用,而爱因斯坦的相对论否定了这种作用,认为任何物体间相互作用的传递都不会超过光速。传递电磁力的光子遵循这样的规律可以理解,而传递万有引力的“引力子”也要这样吗?真的存在“引力子”吗?为什么一直检测不到呢?

  3. 万有引力常量G的不确定问题:科学家在精确测定万有引力常量时发现,G在一定精度上会随测量物体的物质结构的不同而发生变化。在用万有引力考察宇宙时发现,随着宇宙的膨胀G值会减小。而G值在不断的变化中,万有引力定律还能成为一个真正的定律吗?另外,与万有引力有极大关系的重力所产生的重力加速度g即使在地球同一地点也会因使用不同的物体而有所变化,这是为什么呢?在科技飞速发展的今天,美国发射的宇宙探测器也会常常丢失,这是什么原因造成的呢?

  以上都是值得我们深思的问题,又考虑到,万有引力定律和库仑定律之间具有极大的相似性,它们各自的公式为 ,,让人们联想到其中有本质的联系。但他们常量之间或力之间的差异却是巨大的,例如电子和质子之间库仑力与万有引力之倍数差为,似乎难于寻求它们的融合点。

  [i]我们知道,万有引力是作用于宏观物体之间的长程力,而电磁力也属于长程力,并且两者都遵循迭加原理。如果考虑不带电的宏观物体之间的电磁力会是多少呢?也许人们认为他们会互相完全抵消为零,可事实并非如此,也正因为这之间的差异才造就了我们这多彩的世界。任何物体都是由原子或分子构成的,让我们就从构成物质的最基本微粒原子入手,了解一下宏观物体之间的电磁力。例如,拿两个氢原子来比较,它们中间既存在斥力又存在引力,斥力有两个原子的质子和质子之间的库仑力以及电子和电子之间的库仑力,引力有第一个原子的电子和第二个原子的质子之间及第一个原子的质子和第二个原子的电子之间的库仑力;又由于电子在运动着,它们之间彼此还存在磁力(包括电子自旋产生的)作用,可能是引力,也可能是斥力。这里的引力之和和斥力之和绝对相等吗?不是的,与它们之间的距离有关系,在一定距离它们会吸引并结合成氢气分子;所有由原子结合成分子的形式都与原子和原子之间的电磁力有关,这在分子化学中很清楚,正因为电磁力的存在,物质微粒结合形式不同,才造成了物质分子的多样性。那么分子和分子(包括有些原子和原子)之间的力是怎样的?由于既存在电磁斥力又存在电磁引力,分子力有时表现为引力有时表现为斥力。参照下图,距离小于r0时,随距离的减小斥力和引力同时增大,但斥力增大快,对外表现为斥力;距离大于r0时,随距离的增大斥力和引力同时减小,斥力减小快,对外表现为引力。一般认为,大于10r0可忽略其为零。但我认为虽然随距离的增大其表现出来的引力非常微小,可仍不可忽略,因为万有引力是比电磁力小1039的力。我们有理由认为虽然一个物体中的分子和另一个物体中的分子之间的电磁引力在宏观距离是非常微小,但考虑到宏观物体由大量数目的分子组成,电磁力又是可迭加力,其作用效果可能并不小。例如地球和地面上的人,构成一个普通的人的质子电子对就约为个,而地球的质量大约是人的1023倍,能认为这个人和地球之间的电磁力在经过1051倍的叠加后仍为零吗?我认为,由于人们的粗心,误将宏观物体之间的微弱电磁力认为是万有引力。或者说,所谓的万有引力实际是宏观不带电物体间电磁力的外在表现。根据以上的理解我提出以下观点:
  第一,宇宙中只有三大相互作用,弱力、强力、电磁力。正如《老子》所言,“道生一,一生二,二生三,三生万物”,这三种相互作用不仅彼此有联系,而且造就了这繁华而多彩的物质世界。所谓“万有引力”无非是电磁力在宏观不带电物体间的表现。电磁力在宏观不带电物体间既存在引力又存在斥力,在分子尺度表现为分子力,在宏观距离及星体间表现为引力,在更大宇观距离如星系间可能表现为斥力。电磁力在宏观不带电物体间力的大小除与它们之间的距离有关系外还与物体的结构有极大关系,如质子、电子、中子、亚核粒子的个数,排列方式,运动状态,是否自旋等。
  第二,不存在“万有引力”,万有引力定律不过是一种近似的巧合规律,更精确的规律与物质结构有关。重力实质是电磁力在地球和地球表面物体间的宏观表现,重力加速度并不完全决定于所在地球的位置,还与所研究的物体的组成物质微粒(分子、原子、电子、质子、中子等)的个数、排列情况、运动状态等有关。不存在所谓的“引力质量”,不因为物体有质量而存在引力,不能用天平或电子秤准确测物体的质量,也不能用所谓的“万有引力定律”准确测天体甚至宇宙的质量,只能用牛顿第二定律测物体惯性质量的方法来测物体的质量。不存在“引力子”,宏观物体间的相互作用完全是通过光子进行的。也不存在“引力场”、“重力场”,都是电磁场的作用。一切与万有引力有关的规律都是电磁力作用的结果,万有引力来源于电磁力,包括光在引力场中的弯曲都是电磁场对电磁波作用的结果。
  可能有人要说,万有引力是理论总结和实践相结合的产物,并被证明是正确的。但要认识到它有文章开头所说那许多缺陷,而电磁力就没有;相反,电磁力更符合中国古代的太极图思想,老子说:“万物负阴而抱阳,冲气以为和。”电和磁不就是阴阳统一体吗?有时为斥力有时为引力,不正符合阴阳中又有阴阳的思想。而且,宏观物体间的电磁力理论不仅能解释何以此力与质量的乘积成正比,并能解释更多万有引力理论所不能解释的问题。具体如下:
  1.从库仑定律中可看到,向外辐射的场本来就与距离的平方成反比,与距离的关系不必解释。与质量的关系:由于每个宏观物体的质量粗略的和它中间所含的质子个数成正比,故人们将本应是由于质子电子对个数增多而迭加的与质子电子对个数成正比的电磁力误认为是万有引力。由电磁力的迭加原理可推出宏观物体间电磁力的粗略计算公式为,其中k’是一待测的常量,其中N1、N2表示两个物体中各自所含的质子或电子个数,r表示它们质心间的距离,F表示宏观物体间电磁引力和电磁斥力之差或外在表现力。这个公式适用于不带电的宏观物体在宏观距离下的作用。可以看出,这个公式能适用的地方“万有引力定律”恰好适用。由于在分子尺度电磁力表现为分子力,故由此理论可预测分子或量子尺度的粒子之间不会有所谓的“万有引力”,也不会有因“万有引力”在小尺度上无限迭加而形成的黑洞,除非电磁力在宏观物体间的迭加能有这样的效果。要解释的一点是,宏观物体间的电磁力与物质结构有很大关系,要知原子中的中子也有自旋,和另一物体中质子电子中子也可能有一定的作用,因此上式是忽略了它的作用而得出的式子,要精确可能还须改进。另外,由于在宏观尺度上物体自身有不同的物质结构,物质微粒的排列方式、运动状态等发生变化都可能引起电磁力的变化,故说明上式是一“粗略”计算式,因此也没有给出其常量数值;而宇宙空间也有不同的星体结构,上式在宇宙大尺度上如遥远的星系间可能已不适用。
  2.“2003年2月11日,美国太空总署公告当时探测到的宇宙学参数,认为宇宙中存在“反引力”,因为观测结果表明许许多多的星系正在“加速远离”,而不是在引力作用下减速。”这是引用某网站的原话。当人们观察到不符合万有引力定律的现象时,总喜欢另外寻找其它力的影响,以为是“反引力”或是“第五种力”甚至是“第六种力”的作用,却不重新认识已有的定律是否还能经住实践的考验。按照新理论(万有引力来源于电磁力)理解宇宙学规则认为,由于在分子尺度以上宏观物体间的电磁力表现为引力,而其中电磁引力和电磁斥力同时存在,在宇宙更大尺度上构成星系的天体结构同我们宏观物体或星球的物质结构有巨大的不同,不能认为其间还会表现为引力。中国先贤哲学《易经》思想中有“物极必反”、“此消彼长,此长彼消”的道理,由于组成星系的分子数目极多,已远超过了带电粒子间的电磁力对“万有引力”的强度倍数,在分子数目多到极致的情况下预测,星系间正如分子尺度的r0以内,表现为“万有斥力”。如此,则可以解释何以遥远的星系加速远离我们而去,并且越远越快。当年爱因斯坦在宇宙方程中引入斥力项也就找到可以存在的依据了,不过这个斥力项只能在大尺度的星系间才能表现出来。
  3.1986年初美国物理学家费希巴克(E. Fischbach)和四位同仁在著名的「物理评论通讯」刊物上发表文章表示自然界可能有第五种力存在,他们所根据的就是「重力加速度值」(g)的异常现象——在同一地方不同物体之重力加速度值不同。据新的理论可看出,这正是万有引力来源于电磁力的一个推论,不同的物体的物质微粒个数不同、排列方式不同、运动状态不同,虽然相对于地球的物质微粒各方面影响要少得多,但总可以产生出可观察的效应,那就是引力不同。即使是相同质量的物体因物质结构的不同在同一地点测量引力也会有差异,而造成我们认为「重力加速度值」(g)的异常。刘武青做了许多这方面的实验[ii],其中一个实验是用电子天平测两个圆柱形磁体的质量的对比实验,把它们竖直磁极对磁极叠放在一个金属筒中,发现处于排斥叠放位置时其质量要小于吸引叠放时的质量;另外一个实验是测定电容器在充电和放电时质量的变化,发现有些质量增加而有些质量减少。刘武青认为这是被屏蔽的电磁力影响万有引力的效应,并将此申请成发现专利。殊不知,自然界的长程力只有电磁力一种,这不过是同一物体的物质微粒(如电子、质子、中子)的排列结构、运动状态(如绕核旋转或自旋)发生改变而引起地球和物体间电磁力发生改变的一个例证而已。而且宏观物体间的电磁力不能屏蔽,因为任何宏观物体都是由原子分子构成的,其中必定含有电磁力能够作用的物质微粒电子质子等,其中包括屏蔽物体。由以上实验可知,不能够通过测物体间引力(宏观物体间的电磁引力)的方式准确测定物体的质量,也不能够准确测定某地的重力加速度;否则,如要认为质量不变则重力加速度有异,要认为重力加速度不变则质量有异。
  4.狄拉克于1937年提出了著名的大数假说,其内容是:“自然界出现的任何两个很大的无量纲数是彼此相关的,他们都由一个简单的数学关系相联系”,[iii]他描述了从粒子世界导出的极小和从宇宙太空导出的极大数之间的必然关系。由于宇宙太空和粒子世界都是同一个相互作用电磁力的作用结果,故它们之间的联系是必然的,大数假说必能在新理论的基础上成为大数定理。其中提到万有引力常数G值随时间将变化,由新理论可知,本不存在这么一个相互作用,必然这个假想的常数会因时间、地点、物质结构而变化。
  5.人们根据质量和光度的比值测量出的质量,总比根据星系周围的物质转动曲线、双星系的万有引力和动力学平衡条件等力学的方法得出的质量要小得多。这是什么原因呢?有人由此断定宇宙中存在着大量有力学效果而不发光的暗物质,这是无稽之谈。因为新理论预言,不能用“万有引力”的方法准确测定物体的质量(包括天体的质量),而且在更大尺度宇观范围内“万有引力”要表现为斥力。同时也告诉我们,宇宙学需要新的理论,也许将是一种大尺度的膨胀结合小尺度的环绕理论。不过我相信,天上人间将遵循同一种“道”,上帝不会将宇宙造的连他自己也理解不了。
  在以上问题中,一方面,万有引力理论难于解释其成因;另一方面,又为万有引力来源于电磁力理论提供了理论依据。其中,涉及引力质量的变化及有无,我们知道,引力质量等于惯性质量是广义相对论的基础之一,是否它会动摇相对论的根基,爱因斯坦的质能方程是否需要重新考证。大爆炸宇宙学说在宇宙的质量问题、将来的发展预测等方面也需要进一步的发展。由于本人知识有限,新的理论还要更多的有识之士来完善,要做出预测并能被实践所检验的理论才是好理论。
任意两个物体或两个粒子间的与其质量乘积相关的吸引力。自然界中最普遍的力。简称引力,有时也称重力。在粒子物理学中则称引力相互作用和强力、弱力 、电磁力合称4种基本相互作用。引力是其中最弱的一种,两个质子间的万有引力只有它们间的电磁力的1/1035 ,质子受地球的引力也只有它在一个不强的电场1000伏/米的电磁力的1/1010。因此研究粒子间的作用或粒子 在电子显微镜和加速器中运动时,都不考虑万有引力的作用 。一般物体之间的引力也是很小的,例如两个直径为 1米的铁球 ,紧靠在一起时 , 引力也只有2.83×10-4牛顿,相当于0.03克的一小滴水的重量 。但地球的质量很大,这两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力 。所以研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。天体如太阳和地球的质量都很大,乘积就更大,巨大的引力就能使庞然大物绕太阳转动。引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。恒星的形成,在高温状态下不弥散反而逐渐收缩,最后坍缩为白矮星、中子星和黑洞 , 也都是由于引力的作用,因此引力也是促使天体演化的重要因素。

万有引力的发现过程

在谈论万有引力发现的事件时,对於当时天文学及力学的发展情形也得有一些说明,才能了解当时代科学的背景,以及它是如何影响刺激牛顿发现万有引力。

有关力学:

牛顿了解伽利略早先所发展出来的惯性观念,他知道在不受外力作用的情形下,动者恒做等速度直线运动。他也知道若一个运动中物体的速率或运动方向有了变化,其中必定有力的作用。当时的牛顿,受到天文学家哥白尼提出的「地球绕日的圆形轨道」的影响可能正对月亮的运行轨迹不是直线、是绕著地球的圆形轨道而深感困惑。但是他已知道,由海更士提出「一物体要作圆周运动需要施一个向中心的力量」的理论。由天文看,行星绕太阳运动也应需要一向心的吸引力量,可是,这个力到底是什么?

有关天文学:

西元1543年哥白尼提出天体运行论,以太阳为诸行星的运转中心和地球自转来解释星象,对人类以自我为中心的宇宙观作了一个革命性的改变。其后克卜勒分别在西元1609年提出行星运行第一定律「运行的轨道为椭圆,太阳位在椭圆的一焦点上」及第二定律「等面积定律;行星与太阳连线在相同的时间内,扫过的面积相同」及西元1619年提出的第三定律「周期定律;行星周期T的平方正比於轨道平均距离的立方」这三个定律揭示出几个问题:

1. 轨道可以是圆的,也可以是椭圆的,什么样的作用方式,可以形成这样的轨道运行呢?

2. 太阳处於椭圆一焦点上,显示行星是绕著太阳的,是什么力量使它们绕著太阳转呢?

3. 由周期与轨道半径的关系(周期平方正比於轨道半径三次方),这又意味著是什么作用的方式所形的呢?

牛顿的伟大,就是看出了月亮是一直朝著地球「掉落」的,道理就和苹果的掉落相同。他推论月亮与苹果掉落的原因,都是由於地球重力在拉的结果。

掉落中的月球

牛顿又进一步发展他的想法。他比较了掉落中的苹果与掉落中的月亮,后来牛顿了解到,如果月亮没有朝著地球掉落的话,它将会做直线运动,最后则会脱离绕地轨道,所以他认为月亮正绕著地球而掉落(月球可是很认真的掉唷)。因此,月亮必定掉落在那条没受到外力时应该会走的下方。牛顿大胆地假设,月球在重力的吸引下,只是一个绕著地球转的抛体而已。至於月球的切线速度是怎么来的,可能就是在宇宙大霹雳、创世之时就决定了,而月球的切线速度大小将会决定它绕地球的轨道是圆形、椭圆形、抛物线、双曲线或是撞上地球。

牛顿的万有引力之简单涵义

牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的。每个物体都会吸引其他物体,而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关。牛顿的万有引力定律说明,每一个物体都吸引著其他每一个物体,而两个物体间的引力大小,正比於这它们的质量,会随著两物体中心连线距离的平方而递减。牛顿为了证明只有球形体可把「球的总质量集中到球的质心点」来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分。然而不管距离地球多远,地球的重力永远不会变成零,即使你被带到宇宙的边缘,地球的重力还是会作用到你身上,虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖,但它还是存在。不管是多小还是多远,每一个物体都会受到重力作用,而且遍布整个太空,正如我们所说的「万有」。

牛顿与万有引力定律

牛顿第一定律为:一切物体总保持运速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.

牛顿第一定律又叫惯性定律.

牛顿第二定律为:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比.

牛顿第三定律为:两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上.

万有引力的形成原理

万有引力是存在于任何物体之间的相互吸引力。两个物体见的万有引力,其大小和他们的质量的乘积成正比,和他们的距离成反比。

—《新华字典》

人们都知道,爱因斯坦是一代物理大英雄,他在生活的几十年中,同样要思考这个本质问题,为什么物质间会有万有引力,特别是在他的晚年,进行了力场的统一研究,尽管在物理科学的统一研究上没有过多成绩,必定是做了一定的工作,给后人的研究带来一定的启示。特别是爱因斯坦的相对论,为了说明物质质量与能量间的关系,建立了质能方程,为了说明自然界的光速为极限速度,他假假设了自然界存在的光速度是极限速度,没有比这个速度更大的速度,当物质速度叠加的时候,相对速度不会超过光速,并且速度越大,物质的质量越大,这个系统称为爱因斯坦的狭义相对论;为了说明物质间存在万有引力,爱因斯坦认为宇宙就相当于一个网,一个物质的存在,都会将这个网压得变型,使物质周围的时空发生弯曲,从而让另一个物质存在相对运动的趋势,这个运动趋势相当于存在的这个物体对它的作用力,这个称为广义相对论。

爱因斯坦的相对论,非常高深,能够听明明白的人很少,能够理解的人更是少之甚少。今天我们用光子是物质的基本粒子,来进一步说明,物质间存在万有引力是一个很简单的问题,它变得非常轻松,理论上容易理解。因为自然界的存在本来就是非常简单的事,是因为人类的社会属性,让人类变得与自然界不同,并且由于人类的思想、听觉、文明、文化,长期过着人类的社会生活,让人类忘记了自然界的共同语言,让人类失去了与自然界直接交换全面光子信息的能力,而只交换频率范围非常窄的光子信息,让人类自己走上了极端,是人类自己变得复杂,反倒对自然界不容易理解。

我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式、表达给自然界,自己就是以纯暗物质的形式存在,尽管自己的寿命表现为无限长久,但是对环境、对自己没有意义,只有它不断与环境的其它光子信息相互作用光子能量,才能将自己的能量、质量表现出来,自己的光子信息才能变化,自己才能由生长到死亡,才能有自己存在的意义;这就是说任何物质,只要它存在,它就会不断地与环境中的其它光子信息相互作用,这样,物质的存在,各种作用力的存在,事实上,是通过自己周围的光子信息场完成的。

如图所示,物质 A 存在,是物质 A 不断与环境作用光子信息能量,而表现自己的质量,当物质 B 存在的时候,由于 B 也要不断与环境的光子信息相互作用,这 B 就不同程度地影响了 A 周围的光子信息内容,从宏观的角度来看,是 B 挡住了来自 A 周围的光子信息,改变了 A 周围的光子信息场,从大的方面来看,是来自于左方的光子信息能量要多一些,来自于 A 的右方光子信息能量要少一些,宏观表现为 B 对 A 有一个作用力,这个作用力,是所有物质共有的,称为万有引力。

也可以说成是,由于 B 的存在,导致了 A 周围的光子信息力场的形状发生了变化,这个力场的形状发生了变化,本来没有 B 的时候,物体 A 是一种平衡状态,有了 B 以后,光子信息的力场发生了变化,物体 A 的作用力,由于平衡变成了不平衡,人们自然会说,这是物体 B 存在的结果,是物体 B 对 A 的作用力。
楼上的基本正确,但是在开头注意了,万有引力不是重力,是看都没看就粘过来的吧?重力是地球上的物体受到地球的万有引力的一个垂直于地面的分力,另一个分力是物体随地球自转的向心力。

万有引力是怎么产生的,主要因素是什么啊?

是由于科学家逐步进展和发现的。

牛顿发现万有引力的原因很多,主要因为以下几点。

科学发展的要求:牛顿之前,有很多天文学家在对宇宙中的星球进行观察。经过几位天文学家的观察记录,到开普勒时,他对这些观测结果进行了分析总结,得到开普勒三大定律:

1、所有行星都绕太阳做椭圆运行,太阳在所有椭圆的公共焦点上。

2、行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积。

3、所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,即r^3/T^2=k。

扩展资料

发现过程

1666年,23岁的牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。看到他白皙的皮肤和金色的长发,很多人以为他还是个孩子。他身体瘦小,沉默寡言,性格严肃,这使人们更加相信他还是个孩子。他那双锐利的眼睛和整天写满怒气的表情更是拒人于千里之外。

黑死病席卷了伦敦,夺走了很多人的生命,那确实是段可怕的日子。大学被迫关闭,像艾萨克·牛顿这样热衷于学术的人只好返回安全的乡村,期待着席卷城市的病魔早日离去。

在乡村的日子里,牛顿一直被这样的问题困惑:是什么力量驱使月球围绕地球转,地球围绕太阳转,牛顿首次认为,重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力,有可能是普遍存在的吸引力。

他深信炼金术,认为物质之间相互吸引,这使他断言,相互吸引力不但适用于硕大的天体之间,而且适用于各种体积的物体之间。苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是重力作用的结果。

人们普遍认为,适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点,它告诉人们,支配自然和宇宙的法则是很简单的。

参考资料来源:百度百科-万有引力

【第一种解释】
空间 引力扭曲空间,也可以说是膨胀使空间扭曲。

牛顿被苹果砸到,换一种说法 牛顿撞到了苹果。

用于宇宙在不断膨胀,可是为什么我们没粘在一起呢?空间,空间存在压力使我们不会粘在一起。

这就是为什么2个物质靠近,还会产生斥力的原因。

在太空加速运动的飞船理你会感到重力。

在坠落的电梯你感觉不到重力。

但是还有一点,我们在宇宙中,而且我们还是人类,我们无法高于人类的思想以令一种形式看我们的这个宇宙。一切都在发现,一切都在探索,永远没有止境。

引力是什么?茫茫宇宙由无数个星系、星体组成,这些天体沿着各自的轨道秩序井然地运转,组成一个和谐的宇宙大家庭,是什么神奇的力量把这些天体组合在一起的呢?人们认为是引力。然而引力的实质是什么呢?

早在1679年,著名科学家牛顿提出了万有引力定律,认为天体间因有质量而有引力,并且发现了引力对一切物体的作用性质都是相同的。例如,当地球引力把任何一个物体吸引到地面时,其加速度是9.8米/秒’。很显然,牛顿所提出的引力,实际上就是重力。但是引力是如何实现的呢?它的作用机制是什么?万有引力定律不能解答。

引力与电力有相似之处,如二力均与物体间距离的平方成反比,与两物体所带力荷(引力是质量,电力是电荷)的乘积成正比。但二力的比例系数相差悬殊,电力远远大于引力。例如,在氢原子中,原子核与电子间的电吸引力是它们间引力的 1040倍!二力间还存在一些其他的差别,如(两物质的)同性电荷间存在相互排斥力,异性电荷间存在吸引力,而万有引力却总是吸引力。

1916年爱因斯坦广义相对论的问世,提出了崭新的引力场理论。他认为由引力造成的加速度,可以同由其他力造成的加速度区分开来。这个命题就是爱因斯坦的等价原理,即一个加速系统与一个引力场等效。我们设想,一个人在远离地球的太空中乘一架升降机上升,上升的加速度为9.8米/秒·平方,由于速度变化产生了阻力,这个人双脚会紧紧压在升降机的底板上,就像升降机停在地球表面上不动一样,但无法说明他所受到的是引力还是惯性。因此,牛顿所说的万有引力,在爱因斯坦看来,根本不是什么引力,而是时空的一种属性。在这种成曲线的四维时空连续体中,根本不需引力.天体是按自己应有的曲线轨道运行的。

1918年爱因斯坦根据引力场理论预言有引力波存在。他认为高速运动着(加速运动)的物质会辐射引力,引力波就是这种引力的载体,就像光波是电磁力的载体一样。引力波的速度与真空中的光速相同。例如,在太阳和地球之间就是靠引力波传递引力子而实现相互作用的。因此,引力波存在与否,是广义相对论的又一个关键性验证。引力波非常微弱。据计算,用一根长20米、直径1.6米、重500吨的圆棒,以28转/秒的转速绕中心转动,所产生的引力波功率只有2.2× 10的负29次方瓦;一次17000吨级核爆炸,在距中心10米处的引力波充其量也只有10的负16次方瓦/厘米·平方。因此,引力波在目前还无法直接测量。

按照爱因斯坦的理论,自然界也应存在引力波,正如电荷的运动会产生电磁波一样,物体的运动也会产生引力波,引力波的传播速度为光速。这是电力与引力间又一个重要的相似特性。但只有宇宙中具有巨大质量(几倍于太阳质量)的运动天体才可能产生强烈的引力波。

最早动手检测引力波的是美国马里兰大学的物理学家韦伯博士。60年代他建立了世界上第一套引力波检测装置:一根长153厘米、直径61厘米、重约1.3吨的圆柱形铝棒——后人称之为韦伯杆,横搭在由两个铁柱子支着的钢丝上。铝杆质量虽大,钢丝却几乎无丝毫振动。韦伯推测,铝杆若能接收到来自太空的一束强引力波,就会摆动起来,但摆动很可能是很轻微的,他估计摆动幅度可能只有原子核直径(10的负15次方米)那么大,附近卡车开过等引起的地面震动均可能导致韦伯杆产生如此幅度的振动。为确认检测的确实是引力波,他还在 1000公里之外的芝加哥阿岗国家实验室安装了一个类似的仪器。他想,假如有一个引力波扫过整个太阳系的话,则两个仪器都会同时作出同样的反应。1969年6月,他宣布检测到了引力波。但后来科学家用更精确的仪器再也未检测到,现在一般认为,韦伯的实验结果有误。

韦伯检测器工作在室温(27℃左右)环境,由于受分子热运动噪声的限制,最高灵敏度只能达10的负16次方量级,用来检测引力波尚不可能。

1974年美国人泰勒领导的实验小组,用射电望远镜对天空扫描,发现了离地球15000光年的一颗脉冲星发出的脉冲信号,又经过近4年的观测,间接证实了引力波的存在。脉冲星是急速旋转的中子星,它是一个内部停止了核燃烧而被压得极端紧密的恒星体。它与另一个中子星一起相互绕转,构成一个双星体系。按照爱因斯坦的理论,这个双星体系应能发射引力波,从而带走一些能量,使双星轨道慢慢缩小,周期慢慢变短。这些变化尽管都很微小,却可以从它们发出的脉冲信号到达地球的时间精确计算出来。4年的观测表明:双星轨道周期总共减少了万分之四秒。这个结果恰好与爱因斯坦的理论相符。这是人类第一次间接证实了引力波的存在。但是,这毕竟是间接证明,还不能由此得出引力波真实存在的结论。

70年代中期到80年代中期,出现了工作在低温条件下的第二代引力波检测器(韦伯检测器为第一代)。如美国斯坦福大学建成了低温引力波天线装置:天线是圆柱形的铝棒,长3米,重4.8吨,工作在液氮温区,灵敏度达5×10的负19次方,能检测出振幅为1.5×10的负16次方厘米即约千分之一原子核半径或者一百万亿分之一头发直径的振动。日本东京大学平川诺平教授的引力波检测工作也令人耳目一新。其众多实验均以频率为千赫量级的高频引力波为检测对象,这是与科学家迄今所知道的最强天体引力波源相对应的。平川则创制了一种共振低频引力检测器(方形或扭摆型天线),明确以蟹状星云中的高速自转脉冲中子星NP0531+21为检测对象,该星自转周期为33毫秒,所发引力波到达地面的强度约为10的负27次方量级。平川的引力波检测器分别设立在东京和筑波科学城,经在低温条件下的长时间积累,灵敏度已达10的负25次方。

在进入20世纪80年代之后,前苏联科学家乌恰耶夫又提出了“中微子引力论”。

传统理论认为,中微子不带电荷,无静止质量,它以光速运动,几乎不与物质发生作用,可以顺利穿过地球。但是近年来发现中微子还是有静止质量的,不过其质量极小,约10的负32次方克。科学上发现的中微子实际上有三类:电子类、μ介子类和,介子类。例如,在太阳核聚变反应中辐射的是电子类中微子,它们在到达地球前某个时候就已经变成了μ介子类或,介子类中微子了。如果一类中微子能变成另一类,它们就必须具有一定的质量了。有质量就可能对物体造成冲力。乌恰耶夫以“中微子气”代替引力波,认为在充满宇宙间的中微子气中,中微子以亚光速进行着杂乱无章的运动,其中一部分总是要被天体吸收的,结果每一天体都获得一种“脉冲力”,此脉冲力大小等于其吸收的中微子质量与其速度乘积。在日地系统中,地球向日面承受的中微子流比背日面要弱,由此产生的脉冲力恰好抵消地球绕太阳运动的离心力。宇宙间各天体运动都可以如此解释。在这里根本不需要吸引之力。当然,这个理论只是一种探讨,并无实验事实作依据。不过由于中微子在宇宙演化过程中起着重要作用,对它的认识还有待进一步深化。因此,乌恰耶夫的说法或许是有一定道理的。那么,引力的本质到底是什么?是重力,引力波,还是中微子?

现在,科学家又在改进检测器或创制新的检测器,以求检测到引力波。例如,美国计划分别在东西两岸建立臂长为3.2公里的激光检测器,经多次反射,总光程可达100公里,其灵敏度估计可达10的负21次方。前苏联科学家提出,引力既然能使空间弯曲,引力波将使空间弯曲程度发生改变,由是,电磁场就会因其存在空间的改变而改变,只要检测到这种改变,就算检测到了电磁波。我国科学家提出,引力波会使物质的超流态发生改变。罗马尼亚学者则提出,引力波将使约瑟夫森结电流受到影响。这些效应均可用来检测引力波。
【第二种解释】
引力来源于弯曲
正是质量造成了空间的弯曲,而运动是沿着弯曲的空间进行的,这使得人们“以为”是在受某种引力支配着。实际上不是引力,而是弯曲的空间。这就是“引力”产生的原理。

【第三种解释】
爱因斯坦认为万有引力是物质的存在使时空发生弯曲所致。时空弯曲的理论很独特,也很令人费解,物质的存在如何使时空发生弯曲?又如何产生引力?万有引力来自哪里,怎样相互作用?成了自然之谜。

三百年来,有那么多人探索万有引力,而今的结论竟是这么简单——万有引力就是质子与电子间电磁力的外延。为什么别人就没有想到?

百年来肯定有不少学者首先就想到过这个原由,肯定提出过假说,但是提出这个新假说与学界奉行的电子云理论、自由电子理论相悖,而无数次被迅速地否定了。

百年来,学界认为原子的核外电子是杂乱无章的电子云,而新假说是原子核吸引了电子,还有库仑力外延,所有原子核的电磁力都延伸在外,吸引原子以外的电子。那岂不成了不可收拾的电子争夺战!

百年来,学界认为金属内弥漫着自由电子,而新假说认为万有引力是原子核吸引了电子后还有库仑力外延。这种力构成了地球的重力,吸引住了地球上的山川、河海、大象和人,那么对自由电子的吸引更是轻而易举。事实上臆想中的自由电子没有受到万有引力的制约,于是新假说就被就地否决了。

抛弃了核外电子无规律的电子云理论,抛弃了金属内弥漫着自由电子的理论,注意到核外电子有规律的运动,认识到核外电子都是在一定的能级轨道规律运转。再来看万有引力,它就这么简单!

万有引力的存在也辅证了核外电子是规律有序的:万有引力吸引着万亿吨的山川、海洋、高楼、大坝。那么,吸引散漫轻小的电子云、吸引自由杂乱的自由电子应该是轻而易举,然而事实是万有引力对于如此轻小的电子没有明显的作为,证明原子外的电子是各有归属的,不是散漫、自由的。那些电子云理论、自由电子理论是应该抛弃的。

大道至简,大自然总是用最简法则构成自身。在探索了物质核外电子有规律的运转之后,再来看万有引力,发现万有引力的本源非常简单:就是原子核对电子的吸引力——库仑力,就是原子核(质子)与电子间电磁力的外延。

大家知道,原子是由原子核和绕核旋转的核外电子组成,原子核(质子)带正电荷,电子带负电荷,正负电荷相互吸引才有这电子饶核高速旋转。

原子核对电子的引力不会到了原子的边缘嘎然而止,质子对电子的引力是没有边界的,远远地超出了原子、超出了物体之外,谁也没有理由把这种无限的作用限制在一个原子范围内。那种把原子核对电子的引力孤立在一个原子之内,认为原子间没有相互作用、对外没有交流是形而上学的。

所有原子核的电磁力都延伸在外,所有的质子引力都向外延伸,为什么没有形成电子争夺战?这是因为相邻原子的外电子相距较远,引力大打折扣。再者,每个原子的核外电子都是在一定的能级轨道规律运转,都有各自的归属,是十分稳定的,核心多吸引来了电子也没有其轨道,原子也留它不住。
关于万有引力的产生,主要有两种说法:1.引力来源于弯曲
正是质量造成了空间的弯曲,而运动是沿着弯曲的空间进行的,这使得人们“以为”是在受某种引力支配着。实际上不是引力,而是弯曲的空间。这就是“引力”产生的原理。

2.爱因斯坦认为万有引力是物质的存在使时空发生弯曲所致。时空弯曲的理论很独特,也很令人费解,物质的存在如何使时空发生弯曲?又如何产生引力?万有引力来自哪里,怎样相互作用?成了自然之谜。

著名科学家牛顿提出了万有引力定律,认为天体间因有质量而有引力,并且发现了引力对一切物体的作用性质都是相同的生的?

本文标题: 近三百年后,为什么仍旧力挺牛顿万有引力常数
本文地址: http://www.lzmy123.com/jingdianwenzhang/246276.html

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