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  • 1 # 科普作家張軒中

    非常好的問題。

    為什麼電磁學中的庫倫定律和萬有引力定律那麼相似,原因在於,因為靜電力與引力都是長程力。所謂長程力就是離開1米,離開100米,離開10000米,這個定律都有效。

    長程力有一個特點,就是這個力與空間有關。既然與空間有關,就必須考慮到空間的基本特點。

    空間有什麼基本特點呢?最重要的特點是空間的維度,我們生活的空間是3維的,因此,

    庫倫定律和萬有引力定律都是距離的平方反比定律。因為在三維空間中,只有這種平方反比定律才可以導致穩定的運動軌道。這個世界是穩定的,所以,庫倫定律和萬有引力定律都應該滿足距離的平方反比定律。

    如果空間是2維的,那麼庫倫定律和萬有引力定律都是距離的對數律,而不再是平方反比定律。但是,對數律不能導致穩定軌道——在對數律中,地球會朝太陽墜毀。

    不過,如果你要仔細問為什麼三維空間會導致庫倫定律和萬有引力定律都是距離的平方反比定律,你需要學習一點更基礎的量子場論,有傳播子的概念你才會清楚。這個問題本質上還是比較複雜的。

    當然,其實,萬有引力定律是距離的平方反比定律也只是一種近似,本質上根據愛因斯坦的廣義相對論,還應該對平方反比定律進行高階修正。所以這事情就複雜了。

    庫倫定律的本質是隻針對2個靜止的點電荷才有效的,如果當電荷運動起來的時候,需要推廣到麥克斯韋方程。

    所以,從更高一個層面來說,其實庫倫定律和萬有引力定律還是有差別的,這個差別就是麥克斯韋方程與愛因斯坦引力方程的差別。它們兩個的差別在於前者是線性的,後者是非線性的。

  • 2 # 格斯巴金

    庫侖力場和萬有引力場都是輻射場,所以他們很相似。他們之間可以說有關係。

    我個人的看法是,正電場是正電荷把某種粒子(重力以太)轉化為正電粒子(正電以太)向外輻射形成的;負電場是負電荷把某種粒子(重力以太)轉化為負電粒子(負電以太)向外輻射形成的。萬有引力場是正電以太和負電以太融合成另一種粒子(光以太)向外輻射形成的。

  • 3 # 裸猿的故事

      這兩個定律之間的相似性的最直接原因在於,庫侖做了一個大膽而並不那麼艱難的猜想:借鑑牛頓的萬有引力定律和卡文迪許扭秤實驗,提出了庫侖定律。這就是為什麼這兩個定律相似的根本原因,實際上還有別的公式也與這兩個公式相似,它們都滿足所謂的平方反比關係,即物理量的大小與距離的平方呈現反比關係。

       後來,人們發現庫侖定律必須滿足平方反比關係,否則我們已知的整個電磁學都會發生重大變動,因為我們將發現靜止光子的質量不等於0,如果它不等於0,那這世界就出大事了。

      所以,後來的人們設計了許多更精密的實驗來測試這個引數真的是2嗎?1971年,美國Wesleyan大學將平方反比定律的中的指數偏差又延伸了好幾個數量級,達到驚人的。

       但是,現在必須說但是了,萬有引力定律並不真的滿足平方反比關係!1859年,法國天文學家勒威耶發現水星近日點進動的觀測值比根據牛頓定律算得的理論值每百年快38角秒,注意所有行星的軌道都會發生進動——即在其他行星的引力拖曳下,星體每繞太陽公轉一週,其橢圓軌道的長軸也會略有轉動。事實上,此前的天文學家據此預測出了海王星和冥王星的軌道。所以,勒威耶最初也這麼想,存在一個未知的行星,在水星與太陽之間。但這一未知的行星無論如何都找不到,這時候勒威耶做了一個真正大膽而艱難的猜測:萬有引力定律並不真的滿足平方反比關係,其準確引數應該是一個比2稍微大一點的數!所以,庫侖實際上借鑑了一個有缺陷的公式但卻得到了在電磁學上應該是正確的公式,這算科學史上的一個很有趣的梗。

      水星的進動問題,直到愛因斯坦發展出廣義相對論才得到解決,根據愛因斯坦的廣義相對論公式計算出來的水星軌道,就完美無缺了。因此現在通常都把牛頓的萬有引力定律視為廣義相對論的一個近似定律,很好用,在大多數情況下夠用了,但它不夠基礎和正確。

      對於為何引力不滿足平方反比定律,最新的猜想是:也許是因為引力能穿越其它維度!這就算意外之喜了,因為是否存在其它的維度一直在爭議之中,而古老的引力定律,能給人這種啟發,牛頓也可以瞑目了。

  • 4 # 火藍色星雲

    計算太陽光照到行星的功率,也是與行星和太陽的距離平方成反比的。公式也可以寫成引力公式的模型。 因為光球的表面積與半徑的平方成正比,所以行星上太陽光的強度與光球半徑平方成反比。 這個懂點幾何的人都能明白。 最本質的原因是太陽光發出後,沒有消失,它會在三維空間中直線傳播。 同理引力和電磁力的公式反過來說明,這兩種力在三維空間中傳播,沒有消失。 間接說明引力和電磁力在大空間當中不會跑到第四維度以上。換句話說,從磁場和引力場的角度來看我們的宇宙真的是三維的。

  • 5 # 南國知事

    可以這麼說一個是相對於微觀世界而言一個是相對於宏觀世界來說的。他們具有很強的相似性,這種相似不僅體現在相互作用上,也體現在計算公式上。

     1、庫侖力和萬有引力是可以同時存在的。 2、庫侖力 F=Kq1q2/r^2 萬有引力F=Gm1m2/r^2 都遵從距離的平方反比規律。 3、因為K=9x10^9N.m^2/c^2 G=6.67x10^-11N.m^2/kg^2

    4、牛頓的力學定律是相對於宏觀低速運動物體而言的。 在微觀世界庫侖力遠遠大於萬有引力、萬有引力忽略不計。在宏觀世界,萬有引力遠大於庫侖力,庫侖力可忽略不計。

  • 6 # 超級科學大師

    庫侖定律和萬有引力定律有聯絡嗎,為何那麼相似?

    楊春華先生用統一場論回答這個問題。庫侖定律和萬有引力定律有聯絡,為何那麼相似呢,因為電磁力和萬有引力,它們都是物質能量的對映。宇宙中有兩種能量。一種是引力能一種是電磁能,它們對映的是兩種力,一種是引力,一種是電磁力。

    宇宙中的任何物質,引力能和電磁能是相等的。這裡是說他們數量相等,但是它們是兩種能量。這是第二種能量守恆定律。

    楊春華先生的第二種能量守恆定律 宇宙中的任何物質,引力能和電磁能相等。

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