引力

引力

引力(英語:Gravitation、Gravity),又稱引力相互作用(Gravitational Interactions),是指具有質量的物體之間加速靠近的趨勢,也是自然界的四大基本相互作用之一,另外三種相互作用分別是電磁相互作用、弱相互作用及強相互作用,引力是上述相互作用中作用力最微弱的,但是在超遠距離仍然有效。在經典力學中,引力被認為來自于質量與引力場之間的相互作用。在廣義相對論上,引力被認為來自于質量與彎曲時空之間的相互作用。 在量子引力中,引力子被假定為引力的傳送媒介。在地球上引力的吸引作用賦予物體重量並使它們向地面降落。此外,引力是太陽和地球等天體之所以存在的原因;假若沒有引力,則天體將無法相互吸引形成天體系統。引力使得地球和其他天體按照它們自身的軌道圍繞太陽運轉,使得月球按照自身的軌道圍繞地球運轉,形成潮汐。
  • 中文名稱
    引力
  • 外文名稱
    Gravitation、Gravity
  • 又稱
    重力相互作用
  • 別名
    Gravitational Interactions
  • 類別
    物理
  • 涵義
    基本作用力

物理釋義

任意兩個物體或兩個粒子間的與其質量乘積相關的吸引力。自然界中最普遍的力。簡稱引力,有時也稱重力。在粒子物理學中則稱引力相互作用強力弱力電磁力合稱4種基本相互作用。引力是其中最弱的一種,兩個質子間的萬有引力隻有它們間的電磁力的1/1035,質子受地球的引力也隻有它在一個不強的電場1000伏/米的電磁力的1/1010。因此研究粒子間的作用或粒子在電子顯微鏡和加速器中運動時,都不考慮萬有引力的作用。一般物體之間的引力也是很小的,例如兩個直徑為1米的鐵球,緊靠在一起時,引力也隻有1.14×10-3牛頓,相當于0.03克的一小滴水的重量。但地球的質量很大,這兩個鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力。所以研究物體在地球引力場中的運動時,通常都不考慮周圍其他物體的引力。天體如太陽和地球的質量都很大,乘積就更大,巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉動。引力就成了支配天體運動的唯一的一種力恆星的形成,在高溫狀態下不彌散反而逐漸收縮,最後坍縮為白矮星中子星黑洞,也都是由于引力的作用,因此引力也是促使天體演化的重要因素。得偏離了原來的方向。

但是對為什麽產生引力目前沒有解釋近代物理廣義相對論)認為萬有引力是由于時空彎曲而產生。眾所周知,兩點之間線段最短,這是在平面幾何中的公理,這線段就是短程線。然而,在被彎曲的四維時空裏,短程線也被彎曲了。因此受到引力作用,行星沿短程線向太陽靠近,由于質量巧合(包括速度巧合)的原因,又因為行星具有慣性(很多人理解成離心力,這是錯的,離心力隻是假象,宇宙中根本並不存在離心力,至少現在沒有發現),從而周而復始的繞太陽按橢圓軌道公轉。當質量不巧合時,會出現引力跳板現象,或撞向太陽。其中,構成天體系統的主要原因並不是引力,而是質量所引起的時空扭曲

地球上重力的吸引作用賦予物體重量並使它們向地面下落。此外,萬有引力是太陽地球天體之所以存在的原因;沒有萬有引力天體將無法相互吸引形成天體系統,而我們所知的生命形式也將不會出現。萬有引力同時也使地球和其他天體按照它們自身的軌道圍繞太陽運轉,月球按照自身的軌道圍繞地球運轉,形成潮汐,以及其他我們所觀察到的各種各樣的自然現象。

萬有引力

萬有引力定律是物體間相互作用的一條定律,1687年為牛頓所發現。任何物體之間都有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比例,而與它們之間的距離的平方成反比。如果用m1.m2表示兩個物體的質量,r表示它們間的距離,則物體間相互吸引力為F=(Gmm')/r2,G稱為萬有引力常數。 萬有引力定律是牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中首先提出的。牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運動規律,而且還指出木星、土星的衛星圍繞行星也有同樣的運動規律。他認為月球除了受到地球的引力外,還受到太陽的引力,從而解釋了月球運動中早已發現的二均差、出差等。另外,他還解釋了彗星的運動軌道和地球上的潮汐現象。根據萬有引力定律成功地預言並發現了海王星。萬有引力定律出現後,才正式把研究天體的運動建立在力學理論的基礎上,從而創立了天體力學。簡單的說,質量越大的東西產生的引力越大,地球的質量產生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。    

兩物體間的引力與它們的質量成正比,與距離的平方成反比。即F=GMm/R^2,G是引力常量,為6.67*[10^(-11)] N*m^2/kg^2。

不同時空觀下對于引力是什麽的不同解釋:引力在經典物理學中被認為是宇宙中幾大基本力之一,跟質量成正比、跟距離的平方成反比。但在愛因斯坦的理論中引力已經不是一種基本力了,而僅僅是時空結構發生彎曲後的表現而已。而導致時空結構發生彎曲的原因就是巨大的質量。

引力

舉一個例子:太陽系內的行星圍繞太陽運行,在經典物理學中的解釋是因為行星受到了太陽的引力作用,而圍繞太陽運行。  而按照廣義相對論的理論,太陽周圍的時空被太陽巨大的質量影響,形成時空彎曲,而行星則是按照其測地線運動,相當于在慣性系中所作的勻速直線運動.

引力

牛頓萬有引力

牛頓的重力定律還是現代對重力的一般認識,在1687年,牛頓在他的《自然哲學的數學原理》一書中發表了萬有引力定律。牛頓的萬有引力定律的陳述如下:

“宇宙中每個質點都以一種力吸引其他各個質點。這種力與各質點的質量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比。“

Every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them.

具體到黑洞這種極端條件下的宇宙天體。它有極強的吸引力,科學家在解釋這種吸引力的時候,把它的原因歸結為空間彎曲。而造成空間彎曲的原因是黑洞本身的巨大質量。

所以說到引力歸根結底是和質量有關,萬有引力是把引力視為由質量引起的一種基本力,而愛因斯坦相對論則把引力視為質量引起的時空彎曲的表現。

引力

量子力學認為,引力是由于兩個粒子交換引力子導致的.

黑洞的引力

光之所以會被黑洞吸進去,是因為引力大造成空間扭曲,光隨著被扭曲的空間走而進入黑洞裏,大家都知道光隻走直線,所以光並不是被引力吸進去的,而是光還是走直線,但空間扭曲而進到黑洞,打個比方,在紙上畫一條線,把那張紙扭曲,但它還是一條線

引力

黑洞是怎麽把自己隱藏起來的呢?答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的,這是一個最基本的常識。但是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,隻不過強大的引力把它拉彎了。

計算公式

引力

萬有引力是由于物體具有質量而在物體之間產生的一種相互作用。它的大小和物體的質量以及兩個物體之間的距離有關。物體的質量越大,它們之間的萬有引力就越大;物體之間的距離越遠,它們之間的萬有引力就越小。

引力

兩個可看作質點的物體之間的萬有引力,可以用以下公式計算:F=GmM/r^2,即萬有引力等于引力常量乘以兩物體質量的乘積除以它們距離的平方。其中G代表引力常量,其值約為6.67×10的負11次方單位N·m2/kg2。為英國科學家卡文迪許通過扭秤實驗測得。

兩個通常物體之間的萬有引力極其微小,我們察覺不到它,可以不予考慮。比如,兩個質量都是60千克的人,相距0.5米,他們之間的萬有引力還不足百萬分之一牛頓,而一隻螞蟻拖動細草梗的力竟是這個引力的1000倍!但是,天體系統中,由于天體的質量和大,萬有引力就起著決定性的作用。在天體中質量還算很小的地球,對其他的物體的萬有引力已經具有巨大的影響,它把人類、大氣和所有地面物體束縛在地球上,它使月球和人造地球衛星繞地球旋轉而不離去。

重力,就是由于地面附近的物體受到地球的萬有引力而產生的。

  任意兩個物體或兩個粒子間的與其質量乘積相關的吸引力。自然界中最普遍的力。簡稱引力,有時也稱重力。在粒子物理學中則稱引力相互作用和強力、弱力、電磁力合稱4種基本相互作用。引力是其中最弱的一種,兩個質子間的萬有引力隻有它們間的電磁力的1/1035,質子受地球的引力也隻有它在一個不強的電場1000伏/米的電磁力的1/1010。因此研究粒子間的作用或粒子在電子顯微鏡和加速器中運動時,都不考慮萬有引力的作用。一般物體之間的引力也是很小的,例如兩個直徑為1米的鐵球,緊靠在一起時,引力也隻有1.14×10-3牛頓,相當于0.03克的一小滴水的重量。但地球的質量很大,這兩個鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力。所以研究物體在地球引力場中的運動時,通常都不考慮周圍其他物體的引力。天體如太陽和地球的質量都很大,乘積就更大,巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉動。引力就成了支配天體運動的唯一的一種力。恆星的形成,在高溫狀態下不彌散反而逐漸收縮,最後坍縮為白矮星、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體演化的重要因素。得偏離了原來的方向。

引力

相對論的解釋

其實引力是不存在的。或者說引力隻是這種現象的一種解釋而已。它不同于其他力。

“引力”其實是時空扭曲的表現,舉一個二維的例子:一張綳直的橡皮筋網

1.放上兩個質量不一,體積相同的球,網扭曲了

2.在1的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動,直線與(同一個)球的位置距離越近,軌跡彎區越大

3.在2的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動接近兩個質量不等的球,直線與兩個球的距離相同,經過質量大的球,軌跡彎區大

2跟3說明的現象與引力相似,而且也有質量越大、距離越小,引力越大

物體由于慣性沿直線運動,但在扭曲的空間運動,表現出來就是受到引力影響

事實上,引力扭曲的是四維時空。

還有一個例子:光經過大質量天體時會扭曲,但引力不能作用于光,所以解釋就是光沿直線傳播,在扭曲的時空中運動,就會扭曲。但光還是沿直線傳播

偉大意義

17世紀早期,人們已經能夠區分很多力,比如摩擦力、重力、空氣阻力電力和人力等。牛頓首次將這些看似不同的力準確地歸結到萬有引力概念裏:蘋果落地,人有體重,月亮圍繞地球轉,所有這些現象都是由相同原因引起的。牛頓的萬有引力定律簡單易懂,涵蓋面廣。 牛頓的萬有引力概念是所有科學中最實用的概念之一。牛頓認為萬有引力是所有物質的基本特征,這成為大部分物理科學的理論基石。

簡單涵義

牛頓並不是發現了重力,他是發現重力是「萬有」的。每個物體都會吸引其他物體,而這股引力的大小隻跟物體的質量與物體間的距離有關。牛頓的萬有引力定律說明,每一個物體都吸引著其他每一個物體,而兩個物體間的引力大小,正比于這它們的質量,會隨著兩物體中心連線距離的平方而遞減。牛頓為了證明隻有球形體可把「球的總質量集中到球的質心點」來代表整個球的萬有引力作用的總效果而發展了微積分。然而不管距離地球多遠,地球的重力永遠不會變成零,即使你被帶到宇宙的邊緣,地球的重力還是會作用到你身上,雖然地球重力的作用可能會被你附近質量巨大的物體所掩蓋,但它還是存在。不管是多小還是多遠,每一個物體都會受到重力作用,而且遍布整個太空,正如我們所說的「萬有」。

量子力學解釋

我們知道,由光子是物質的基本粒子來看,物質的構成本身沒有意義,如果物質不能夠與環境中的其它光子信息相互作用,它就不能將自己的能量、存在形式、表達給自然界,自己就是以純暗物質的形式存在,盡管自己的壽命表現為無限長久,但是對環境、對自己沒有意義,隻有它不斷與環境的其它光子信息相互作用光子能量,才能將自己的能量、質量表現出來,自己的光子信息才能變化,自己才能由生長到死亡,才能有自己存在的意義;這就是說任何物質,隻要它存在,它就會不斷地與環境中的其它光子信息相互作用,這樣,物質的存在,各種作用力的存在,事實上,是通過自己周圍的光子信息場完成的。 如圖所示,物質A存在,是物質A不斷與環境作用光子信息能量,而表現自己的質量,當物質B存在的時候,由于B也要不斷與環境的光子信息相互作用,這B就不同程度地影響了A周圍的光子信息內容,從巨觀的角度來看,是B擋住了來自A周圍的光子信息,改變了A周圍的光子信息場,從大的方面來看,是來自于左方的光子信息能量要多一些,來自于A的右方光子信息能量要少一些,巨觀表現為B對A有一個作用力,這個作用力,是所有物質共有的,稱為萬有引力。

也可以說成是,由于B的存在,導致了A周圍的光子信息力場的形狀發生了變化,這個力場的形狀發生了變化,本來沒有B的時候,物體A是一種平衡狀態,有了B以後,光子信息的力場發生了變化,物體A的作用力,由于平衡變成了不平衡,人們自然會說,這是物體B存在的結果,是物體B對A的作用力。

引力猜想

靈遁者認為引力是物質與物質之間的作用。引力場是這種作用的結果。而這樣的結果就如同一種空間性質。正是由于這種空間性質,才使得物質具有慣性。而且這種慣性的大小隻于物質的質量大小有關。而質量大小,又會決定引力大小。所以這就是引力質量和慣性質量嚴格有正比關系原因,這是是正確。愛因斯坦以此建立等效原理也是正確的。

根據上面的文字,相信大家可以更好的理解,引力是慣性的源泉。引力決定物質具有慣性。假想宇宙物質,沒有引力,那麽物質也就沒有慣性。但是顯然這是不可能的。

慣性本身不是一種力,是一種物質在引力場中表現出來的性質。所以不要拿引力和慣性力做文章,去為難“引力是慣性的源泉。”我本人一開始,也對此問題,頗為頭疼。但是其實是錯誤的。這根本就不是問題。

而引力的產生,我在文章中已經說了,認為是物質結構,物質組成,物質運動所導致的一種必然聯系。其他宇宙三種力,也于此密切相關。

但是在不同的尺度,不同的粒子運動情況下,表示出截然不同的作用。這在哲學上,也是非常講的通的。

由于來說,試著去尋找宇宙統一的“力”,是正確的。就像我在結尾中說過。他會是一個非線性的系統。而不是單一的,線性的公式。這與我們現在所看到的世界相反

引力波的存在

美國科學家將于11日公布引力波探測成果。引力波是愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最後一塊缺失的“拼圖”,其存在如獲證實,將是物理學界裏程碑式的重大成果。

引力波是一種時空漣漪,如同石頭被丟進水裏產生的波紋一樣。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產生引力波。100年前,愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在。廣義相對論的其他預言如光線的彎曲、水星近日點進動以及引力紅移效應都已獲證實,唯有引力波一直徘徊在人們的視線之外。

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