万有引力的起源
我们都知道,牛顿提出了万有引力定律 。但实际上,在牛顿之前,学者们遇到了和牛顿一样的问题,那就是为什么物体会下落?
【引力有速度么,如果太阳突然消失,地球是一下飞出去还是等8分钟再飞出去】
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有一个传说是牛顿被苹果砸了,才悟出了万有引力定律 。当然,仔细想一想,就知道这个只能是谣言,已经被人辟谣了,其次,这种现象太常见,如果这么简单,早就被古希腊的哲学家们提出来了 。
事实上,有一个古希腊时代的集大成者亚里士多德就提出了解决的办法 。他是这么说的,地球上的物质主要是由水火土气所构成,土和水比较重,所以都有下落的趋势,而火和气比较轻,所以有上升的趋势 。而太空中灌满了一种叫做“以太”的物质,所有在太空中的天体都是圆周运动 。(补充一句,这里的太空用到的其实是“月亮上方”的概念)这可以说是最早的引力理论了 。
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牛顿的万有引力定律
如今看来,亚里士多德的理论算是比较离谱了 。但是当时的学者们其实正在发起“拯救现象”的运动,他们会思考如何让理论和现实拟合,亚里士多的解释起码在他的时代已经够用了 。
我们也知道,后来牛顿横空出世,提出了万有引力定律 。具体来说,我们把万有引力定律理解成万物都有彼此吸引的力 。
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牛顿发现万有引力和物体的质量成正比,和它们距离的平方成反比 。通过万有引力定律,牛顿统一了天上和地上的物理学现象 。在亚里士多德时期,两者是完全两码事 。
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但是牛顿也遇到了麻烦,要知道,如果我们的宇宙是一个物质主导的宇宙 。那么万物之间都有引力,在引力的作用下,宇宙应该是向中心聚拢的 。因此,宇宙最终的结果注定就是收缩到一个点上 。
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起码在牛顿时期,包括我们现在,也没有发现宇宙有这样的一个发展趋势 。相反,我们发现宇宙正在加速膨胀 。因此,牛顿的理论其实和实际情况出现矛盾 。于是,牛顿就提出了一个解决办法,他认为宇宙是无限大的,如果是这样,那宇宙就没有中心的,或者是宇宙处处是中心,处处引力平衡 。
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如果这个时候你要问牛顿,那万有引力的传播速度有多快呢?
其实关于这一点,牛顿认为引力是一种超距力 。啥意思呢?就是说引力的传递是瞬间的 。我们举个例子,如果太阳突然消失了,那地球就好像瞬间收到“太阳消失”的信息一样,立马从轨道的切线方向飞出去 。当然,如果你要问他什么是这样的,他自己也不清楚 。
引力的本质
1905年,有一位26岁的瑞士专利局的专利员发表了四篇划时代的物理学论文 。在这四篇论文当中,有两篇后来被称为狭义相对论 。当然,你也一定也猜出来了,这个专利员就是爱因斯坦 。
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在后面这两篇论文当中,爱因斯坦统一了时间和空间,他认为时间和空间不应该被分开来看,而应该被统一起来看,并称为“时空” 。后来,爱因斯坦大学时的数学老师闵可夫斯基提出了“光锥”的概念 。
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光锥的概念在这里就不赘述了 。我们只要知道一件事,那就是当你照镜子的时候,你看到的是你自己么?实际上并不是 。这是因为“光速”的传播是需要时间的,当你照镜子时,光要从你的脸上传播到镜面上,再发射到你眼睛里,这当中要走过一段路径,所以,你看到的是过去的自己 。
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而我们会发现,事件的相互影响,其实是依靠光速进行传递的,也就是说光速是时空的一种特殊属性 。而我们要知道的是,狭义相对论其实是适用于惯性参考系的,也就是平直的时空 。
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