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  • 1 # 任哥論道

    小夥伴們,很多人都有這樣的一個問題,那就是為什麼地球對在地球上所有的物體都有吸引力呢?一塊磁鐵只能對鐵產生吸引力,為什麼磁鐵似乎對人是沒有吸引力呢?

    引力到底是怎樣產生的?

    一、引力的產生與質量的產生是聯絡在一起的

    任何兩個物體,只要有質量,那麼一定會產生引力。在牛頓的同時代有個叫胡克的人。

    胡克也是一位傑出的科學家,他是胡克定律、細胞的發現者,在天文學、醫學、物理學等方面有多項發明和發現。

    胡克對萬有引力定律的發現起了重要作用。1679年他寫信給牛頓,信中認為天體的運動是由於有中心引力拉住的結果,而且認為引力與距離平方應成反比。按照這個想法,地球表面拋體的軌道應該是橢圓,如果地球能穿透,物體將回到原處,而不象牛頓所說的,物體的軌跡是一條螺旋線,最終將繞到地心。

    他聽說牛頓也在研究這一問題,而牛頓已是當時有名的數學家,於是哈雷便去登門拜訪牛頓。

    哈雷這樣問牛頓:“假如一個行星受到一個和距離成反比的力的吸引,那它應當是以怎樣的曲線運動呢?”牛頓不假思索地回答:“橢圓。”哈雷又驚又喜,他問牛頓:“你是怎麼知道的?”牛頓漫不經心地說:“我以前計算過。”

    這樣我們就知道了,牛頓與胡克的萬有引力的觀點出奇的一致。

    透過自己的觀測和實驗,提出了運動三定律:慣性定律、第二運動定律、作用與反作用定律。這三條定律和萬有引力定律一起共同構成了宏偉壯麗的力學大廈的主要支柱在這部書中,牛頓從數學上論證了萬有引力定律,指出在萬有引力作用下,物體運動軌跡有3種,當行星最初速度不很大、離太陽不很遠時,是橢圓軌道,當最初離太陽很遠或速度很大時,就是拋物線軌道或雙曲線軌道,這樣的物體僅僅在太陽附近出現一次,以後便永遠消失了,偶爾到太陽系作客的彗星就是這種軌道。牛頓還用太陽引力與月球引力解釋了地球上的潮汐運動在發現萬有引力的這場科學競賽中,牛頓把所有的對手都遠遠拋在了後邊,這是因為他在科學思想與科學方法上比其他人都高出一籌。

    二、愛恩斯坦關於的時空觀

    牛頓在提出引力後,認為引力是一種力,但是引力的介質是什麼,他卻無法解釋,只能提出了萬能的“以太”來解釋引力的傳播,而以太是科學家提出的一種假象物質,這種物質大量的充斥在宇宙中,一些無法解釋的現象出現時,科學家就會把以太拿出來救場,但是隨著科學的發展,愛因斯坦的廣義相對論指出,引力並不是一種作用力,科學家也否認了“以太”的存在。

    愛恩斯坦認為,時空是扭曲的,根據相對論的解釋,當一個有質量的物體體積趨於0時,其引力會達到無法想象的地步,從而改變空間,導致光都無法在其空間裡逃避,進而形成時空扭曲。

    愛因斯坦預言的時空扭曲現象最近被科學家們在中子星附近觀測到,中子星是人類在宇宙中可以觀察到的天體中密度最大的一種。時空扭曲是愛因斯坦相對論的內容之一,科學界還存在著爭議 。

    三、愛恩斯坦的相對論與牛頓的萬有引力定律矛盾嗎?

    愛因斯坦在建立廣義相對論時,就提出了三個實驗,並很快就得到了驗證:(1)引力紅移(2)光線偏折(3)水星近日點進動。直到最近才增加了第四個驗證:(4)雷達回波的時間延遲。

    實際上萬有引力定律是被限制了使用的範圍,也就是我們常說的宏觀低速的情況。牛頓的經典力學以速度疊加定律為例,愛因斯坦給出了一個公式,牛頓給出了一個公式。在低速狀態下,愛因斯坦的公式計算結果與牛頓的公式非常接近,誤差很小很小,可以忽略;但是在高速狀態下,例如物體運動速度達到了零點幾倍的光速,那麼兩者誤差會非常巨大。我們生活的環境通常遇到的都是低速問題,因此牛頓的經典力學也沒有錯。

    舉個簡單的例子:比如時空理論就像圓周率一樣,牛頓的萬有引力定律像是前面的3.14,而愛因斯坦的相對論就好比後面的精確度3.1415926。這種說法確實比較形象,很清楚的描繪了兩者之間的差別。相對論的精確度遠比萬有引力定律的精確度要高,而且適用範圍也比萬有引力定律要廣。

    因此,牛頓的萬有引力與愛恩斯坦的時空理論並不矛盾,只是愛恩斯坦看的更遠,更深。

    四、胡克,牛頓,愛恩斯坦都提出了引力與質量有關

    引力並不是憑空產生的,無論是胡克,牛頓還是愛恩斯坦,他們都認為引力與物質的質量有關。不可否認,胡克對牛頓的啟示作用是劃時代意義的,愛恩斯坦又以廣義相對論深刻闡述了引力在時空間的引力紅移,光線偏折,水星近日點進動及雷達回波的時間延遲。

    當然,愛因斯坦的相對論還解決了許多宇宙性難題。他不僅能讓我們精確的計算出宇宙中兩者事物間的距離,還透過相對論發現了宇宙深處的未知奧秘。如果要說誰對誰錯,沒有一個確定的定論,只能說相對論相較於萬有引力更能精確地測算。

    五、時空是彎曲的嗎?

    愛恩斯坦認為光速不變,並且不可超越,時間和空間都是相對的,而不是絕對的

    廣義相對論所說的時空彎曲,也許並不是真的時空彎曲,而是我們的時空測量標準彎曲了,例如,是我們用的標準直尺彎曲了,我們用的標準時鍾走時的速度改變了。

    根據牛頓運動定理計算水星近日點進動,結果是每世紀=5﹐557.62角秒。實際觀測值為 =5﹐600.73角秒﹐與廣義相對論的計算值十分接近,廣義相對論中時空彎曲才是引力的本質。星光偏析是星光經過太陽邊緣處時偏折的現象。在建立完整的廣義相對論後,愛因斯坦計算發現在太陽邊緣處星光的偏折角是1.74角秒,與1919年日全食的觀測結果一致。時空是否彎曲只有其中的物體知道,慣性會自發的顯示時空軌跡,只要確定了引力不是一種作用力,時空就是彎曲的。

    結論:根據胡克,牛頓,愛恩斯坦的解釋,引力的來源是物體的質量。質量越大,引力也就越大,地球是個很大的物體,質量也很大(地球質量為5.965×10^24kg)

    它的龐大質量使得連空氣都很難逃逸地球的引力,如果想逃離地球的引力就需要宇宙第二速度(11.2km/s)。這是根據牛頓萬有引力所制定的,實踐也證明牛頓的萬有引力的實際意義。

    開頭我們講到,磁鐵似乎對人是沒有吸引力的,其實不是沒有,而是很微小罷了。現在的核磁共振技術所產生的影像,從另一個側面為我們揭示了任何引力的存在,只是我們並沒有感覺。這好比我們站在地球上,我們很穩定,我們沒有移動。那我們就錯了,地球自轉速度 466 米/秒,地球公轉速度30千米/秒,太陽圍繞銀河系質量中心公轉,速度為250千米/秒,說我們“坐地日行八萬裡”還少嗎?

    我們之所以感覺不到在動,那是相對的。

  • 2 # 蛋蛋說科學

    引力是怎麼產生的,自從1687年牛頓提出萬有引力定律以來,無數科學家研究引力是什麼,怎麼產生的,靠什麼相互作用,引力的本質是什麼。至今為止,有幾種假說被科學家們所推崇,但沒有一種假設得到驗證。

    一、愛因斯坦提出的引力場論。1916年,愛因斯坦廣義相對論問世,提出引力場論。認為告訴運動著的物體均可向外輻射引力波,引力波的速度與真空中光的速度相同。根據愛因斯坦的理論,美國物理學家韋伯博士、美華人泰勒領導的實驗小組、美國斯坦福大學、日本東京大學平川諾平教授等先後設計各種實驗來驗證引力波的存在,但均無說服性結果。

    二、愛因斯坦的時空彎曲。在這裡愛因斯坦認為不存在萬有引力,提出有質量的物體都會引起時空彎曲。這個理論的提出非常新穎,也很讓人費解,時空是什麼,怎麼彎曲?他認為是大質量天體使周圍時空彎曲,而使其他天體在彎曲的時空中做規律運動,這並非萬有引力的結果。

    三、庫侖力(質子與電子見電磁力外延)。這個理論認為,大道至簡,整個宇宙是由最簡單的法則構成;原子核對核外電子的引力不會到整個原子的邊緣便戛然而止,而是無限延伸,距離越長,引力越弱。單個原子核的外延引力微不足道,但萬億億原子核的外延引力便會大到我們熟知的萬有引力的大小。這便是引力的本質。

    四、中微子。無窮盡的中微子在宇宙的各個角落永不停歇的做著雜亂無章的運動,大質量天體不停的吸收大量中微子,致使兩天體間中微子數量少於兩天體背離面,因此,背離面獲得中微子脈衝力大,而平衡了公轉離心力。

    結論:引力是怎麼產生的,本質是什麼,現在科學界各中假說,但仍無一種假說得到驗證。宇宙無窮盡,還有許多現象等待我們去發現,許多原理等待我們去解釋,許多神秘面紗等待我們去揭開,人們的探索研究永無止境,宇宙在我們面前的神秘必將越來越少。

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