书城童书青少年应该知道的力
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第19章 星球之秘——引力

人类生存的家园——地球,到处都存在着引力,引力对于人类而言,有着相当重要的意义。

地球上的所有物体之间都存在着引力,所有物质之间都存在着相互吸引的力,即万有引力。引力的产生与质量的产生是紧密联系在一起的,这是因为质量是物质的内秉性质,是由空间的变化而产生的一种效应,引力附属质量的产生而出现。

运算公式:F=GMm╱R2

1.引力的产生

引力问题是由牛顿发现的,他在思考问题的时候,刚好看到苹果落到地上,于是他便想到了引力的问题。

目前为止,人们还未对引力产生的原因做出合适的解释。近代物理(广义相对论)是这样认为的:万有引力是由于时空弯曲而产生的,并且他们还认为宇宙之中的曲线运动在四维时空中是直线运动。

2.引力定律

两物体间的引力与它们的质量成正比,与距离的平方成反比,也就是F=GMm/R2,G是引力常量,即6.67×10-11牛平方米每平方千克。

3.关于引力的不同解释

时空观不同,对于引力的解释也是不同的。在经典物理学中,引力被认为是宇宙中几大基本力之一,与物体的质量成正比、与物体的距离成反比。然而,它在爱因斯坦的理论中已经不再是一种基本力,仅仅是时空结构发生弯曲后的一种表现。然而,时空结构发生弯曲最重要的原因就是巨大的质量。例如太阳系内的行星绕太阳运行,这一现象在经典物理学中是这样解释的:由于行星受到了太阳的引力作用,而围绕太阳运行。站在爱因斯坦的理论角度上来说,根本就没有引力的存在。宇宙中的行星本该在空间内作匀速直线运动的。然而,太阳的存在使它周围的时空结构被太阳的质量压弯曲了,这样一来,一定范围内的行星也就成了太阳的“俘虏”了。在这样的情况下,匀速直线运动也就变成了匀速圆周运动,太阳系就是这样形成的。说得具体一些,处于极端条件下的宇宙天体——黑洞,吸引力超强。科学家为了更好地解释这种吸引力,把它归因于空间弯曲,而黑洞本身所具有的巨大质量是造成空间弯曲的原因。

综上所述,引力归根到底与质量有关,而万有引力是把引力视为由质量引起的一种基本力。在爱因斯坦相对论中,引力则被视为是由质量引起的时空弯曲的一种表现。