李冰 8879 字 5個月前

地球引力

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"": "引力是質量的固有本質之一。每一個物體必然與另一個物體互相吸引。儘管引力的本質還有待於確定,但人們早已覺察到了它的存在和作用。接近地球的物體,無一例外地被吸引朝向地球質量的中心。因為在地球表麵上的任何物體,與地球本身的質量相比,實在是微不足道的。

牛頓(IsaacNewton)最早發現了地球引力,且與萬有引力有關。艾薩克·牛頓,英國著名科學家。(牛頓)

牛頓

FRS(SirIsaacNewton,1642年12月25日-1727年3月31日)是一位英格蘭

牛頓物

理學家、數學家、天文學家、自然哲學家和煉金術士。他在1687年發表的論文《自然哲學的數學原理》裡,對萬有引力和三大運動定律進行了描述。這些描述奠定了此後三個世紀裡物理世界的科學觀點,並成為了現代工程學的基礎。他通過論證開普勒行星運動定律與他的引力理論間的一致性,展示了地麵物體與天體的運動都遵循著相同的自然定律;從而消除了對太陽中心說的最後一絲疑慮,並推動了科學革命。牛頓是經典力學理論的集大成者。他係統的總結了伽利略、開普勒和惠更斯等人的工作,得到了著名的萬有引力定律和牛頓運動三定律。在牛頓以前,天文學是最顯赫的學科。但是為什麼行星一定按照一定規律圍繞太陽運行?天文學家無法圓滿解釋這個問題。萬有引力的發現說明,天上星體運動和地麵上物體運動都受到同樣的規律——力學規律的支配。

早在牛頓發現萬有引力定律以前,已經有許多科學家嚴肅認真的考慮過這個問題。比如開普勒就認識到,要維持行星沿橢圓軌道運動必定有一種力在起作用,他認為這種力類似磁力,就像磁石吸鐵一樣。1659年,惠更斯從研究擺的運動中發現,保持物體沿圓周軌道運動需要一種向心力。胡克等人認為是引力,並且試圖推到引力和距離的關係。1664年,胡克發現彗星靠近太陽時軌道彎曲是因為太陽引力作用的結果;1673年,惠更斯推導出向心力定律;1679年,胡克和哈雷從向心力定律和開普勒第三定律,推導出維持行星運動的萬有引力和距離的平方成反比。

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牛頓自己回憶,1666年前後,他在老家居住的時候已經考慮過萬有引力的問題。最有名的一個說法是:在假期裡,牛頓常常在花園裡小坐片刻。有一次,象以往屢次發生的那樣,一個蘋果從樹上掉了下來。

一個蘋果的偶然落地,卻是人類思想史的一個轉折點,它使那個坐在花園裡的人的頭腦開了竅,引起他的沉思:究竟是什麼原因使一切物體都受到差不多總是朝向地心的吸引呢。牛頓思索著。終於,他發現了對人類具有劃時代意義的萬有引力。牛頓高明的地方就在於他解決了胡克等人沒有能夠解決的數學論證問題。1679年,胡克曾經寫信問牛頓,能不能根據向心力定律和引力同距離的平方成反比的定律,來證明行星沿橢圓軌道運動。牛頓沒有回答這個問題。1685年,哈雷登門拜訪牛頓時,牛頓已經發現了萬有引力定律:兩個物體之間有引力,引力和距離的平方成反比,和兩個物體質量的乘積成正比。當時已經有了地球半徑、日地距離等精確的數據可以供計算使用。牛頓向哈雷證明地球的引力是使月亮圍繞地球運動的向心力,也證明了在太陽引力作用下,行星運動符合開普勒運動三定律。在哈雷的敦促下,1686年底,牛頓寫成劃時代的偉大著作《自然哲學的數學原理》一書。皇家學會經費不足,出不了這本書,後來靠了哈雷的資助,這部科學史上最偉大的著作之一才能夠在1687年出版。

牛頓在這部書中,從力學的基本概念(質量、動量、慣性、力)和基本定律(運動三定律)出發,運用他所發明的微積分這一銳利的數學工具,不但從數學上論證了萬有引力定律,而且把經典力學確立為完整而嚴密的體係,把天體力學和地麵上的物體力學統一起來,實現了物理學史上第一次大的綜合。

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