萬有引力猜想:星球的引力是怎麼產生的

2021-01-15 半農論教育

萬有引力定律是牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書中首先提出來的。萬有引力定律:屬於自然科學領域定律,自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。

萬有引力定律揭示只是自然界中已經形成的物體之間的引力規律,而沒有揭示物體引力是如何產生的。不是所有的物體之間都有引力,有的物體之間還會產生排斥力,最常見的就是兩塊磁鐵同極之間的相斥現象。星球之間存在引力,是由於星球本身在形成的時候球核就具有強大的引力,吸引周圍小星體不斷累積才形成今天的太陽系和整個宇宙。宇宙的產生用達爾文的進化論、適者生存理論解釋更為合理,就是有引力的星球生存下來,沒有引力的星球和天體被有引力的星球吃掉最後才形成今天的宇宙。那星球的引力是如何產生的呢?

一、漩渦產生引力

就以地球為例,宇宙大爆炸發生以後,地球內核本身帶有巨大能量,同時圍繞太陽自動旋轉。在高速旋轉過程中,高能量地核產生一個巨大的漩渦,產生強大的虹吸效應,不斷地吸附周圍漂浮天體,物質不斷聚集在地球上,地球逐漸變大。吸附的物質越多,地層變厚,外層引力越來越小,直到引力不足以吸附漂浮天體為止,達到平衡狀態,才變成了今天的模樣。

二、離心產生引力

地球引力的產生還有第二種形態,就是高速旋轉的過程中產生了類似引風機產生的離心力。在工業生產中引風機比較常見,通過引風機的離心力把氣液固等物體吸引到另外一個空間裡。但地球內核溫度較高,吸引的天體不斷溶解不斷變厚,後來地殼越來越厚,地核無法熔化天體,就不是熔巖狀態,而變成固體裝態。隨著地球的不斷增大,引力越來越小,直到引力不足以吸附漂浮天體達到平衡,形成今天的地球。

三、風車原理產生引力

地球引力的產生還有第三種形態,就是常見的風車原理。在地球旋轉過程中,因為地核的劇烈變化產生強大的風力,風力在保證地球自轉的同時產生強大的吸引力,吸附漂浮天體聚在地球上,在吸附過程中為了保證地球平衡,葉輪隨著地殼的加厚不斷生長,保證地球旋轉平衡。這就形成了地球上的四座山脈,喜馬拉雅山脈、洛基山脈、阿爾卑斯山脈、吉力馬札羅山脈。這四大山脈均分在地球的北半球上,就像飛行器的翼一樣,保持著地球的平穩飛行,地球像極了飛碟。

地球以赤道為界,北半球陸地面積多,而南半球海洋面積多,而不是南北均衡,充分證明地球就像一個陀螺,上大下小,這樣的結構在旋轉運行時比較平穩。地球是自然形成但在形成過程中也離不開科學原理,符合飛行理論,符合空氣動力學。

牛頓對萬有引力和三大運動定律進行了描述,奠定了現代工程學的基礎。萬有引力只描述了自然界存在的物體運動規律,但對物質引力產生的根源沒有進行深入的研究。我們今後要做的就是要研究物體是如何產生引力,通過什麼方式產生引力。在牛頓這們科學巨人的肩膀上我們應該有所創新,為科學研究做出更大的貢獻。

為了更好地研究萬有引力定律,就要深入地研究牛頓,為此推薦有關牛頓相關書籍,學習牛頓的成長之路和科研成果,不但對科研工作者有利,對學生學好物理和數學這門課也有很大幫助。

題外話

回顧萬有引力定律的發現有一個有趣的故事:話說牛頓坐在蘋果樹下思考問題,突然有顆成熟的蘋果落下來,砸到他的頭上,牛頓就思考起蘋果為何會落下,而月球卻不會掉落到地球上。經過思考牛頓意識到月球不會掉落是因為月球身上同時存在著運行的推動力和重力的拉力,而蘋果會落地是因為重力的牽引,從而牛頓發現了萬有引力的理論。

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    引力到底是怎麼產生的?是引力創造了星球,還是星球創造了引力?因為有了引力,所以物體會從高空墜落,人們可以在地表行走,引力的存在毋庸置疑,然而直到現在,也沒人知道引力到底是怎麼產生的,儘管科學家們提出了非常多的想法與猜測,並且每一個看上去都很有道理,但終究只是猜測,並不是確定的事實,那麼引力到底是怎麼產生的呢?到底這些引力創造了星球,還是這些星球創造了引力呢?
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    其實愛因斯坦之前是打算把引力納入到狹義相對論中的,可是沒有成功。於是他引入了彎曲時空,才將「引力」拉入這個理論。所以他一開始就有點「一廂情願。」 我相信這也是他後期30年中沒大的突破的原因。是因為他沒有突破自己給自己設計的時空陷阱。那麼引力女神又怎麼能夠垂青於他呢?
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    牛頓發現萬有引力已經有三百多年了。然而,時至今日,對星球之間的作用力性質卻仍然一無所知。由於我們的學術界對星球之間作用力本質以及產生原因的不了解,認為星球之間只是具有單純的、完全遵循牛頓定律的作用力的無限延伸。所以對宇宙的運行秩序充滿著不解和困惑。比如:星係為什麼能夠保持穩定的形狀?月球為什麼會圍繞地球運行、而不是圍繞太陽運行?
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    有個網友提出了這麼個問題「是不是地球自轉太快了,就產生引力了?有何依據?」這個小夥伴提出的問題有點幼稚的太可愛了哦。旋轉只能產生旋轉力,這與引力是毫無關係的。那麼什麼是引力呢?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。
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    根據現有理論引力就是由物質質量產生,同等質量的任何物質都產生相同的引力。大科學家牛頓提出了萬有引力定律,蘋果瓜熟蒂落掉在地面和月球的長久相伴,是因為同等性質的力。根據質量乘積正比距離平方反比的萬有引力公式來看,計算引力的時候也只是僅算質量,並沒有分物質。萬有引力是宇宙天體系統的主要粘合劑,宇宙的規律應該是至簡至純,難以想像會出現因物質不同而產生不同的力。那麼引力的本質到底是什麼,為什麼不同的物質只要質量相同就會產生相同的引力?
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    當牛頓的看到蘋果落地之後,啟發性的認識到萬有引力後。這時候他才知道,太陽也給地球施加了引力。地球吸引了蘋果,在引力的作用下,蘋果落地了。那太陽也給地球一個力,為啥地球不落向太陽呢?如果兩個物體質量越大,其吸引力就越大,所以引力大小和彼此的質量乘積成反比。萬有引力公式為了讓萬有引力的力和牛頓第二定律的F=ma統一起來,就需要一個引力常數。後來卡文迪許通過扭秤實驗精確的測量出來了引力常數G,這樣萬有引力公式就完美了。
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    宇宙中的星球是如何保持平衡的?當有人把這個問題提給牛頓的時候,牛頓知道他必須回答,因為當時他是英國皇家學會的會長,也是萬有引力定律和牛頓運動定律的發現者,實際上回答這個問題的困難之處正跟牛頓發現的萬有引力定律有關。
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    100多年前人們知道有磁力和電力,電力和磁力都有斥力和引力,但人們當時還是不知道怎麼把兩種力統一起來.統一的意思是用一個數學框架去描述.當時人們知道有電場和磁場,也知道電場和磁場怎麼相互影響.後來有了狹義相對論,人們才知道電場和磁場並在一塊兒可以統一成電磁場,電磁場在Lorentz變換下有著非常簡潔的性質,而且原來描述電磁場的方程也可以用異常簡潔的方法證明出來.所以從現在看來,電場和磁場只不過是電磁場的一些分量而已
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  • 引力到底是怎樣產生的?
    我們討論萬有引力,現在理解起來很簡單,如上圖,無論天體質量大小如何,它們之間的引力都是相等的,這與它們之間的質量之積成正比,與它們距離的平方成反比,當然還有一個萬有引力常數,直到牛頓去世都還沒測出G的值是多大,但在70年後卡文迪許巧妙的用扭稱解決了這個難題。自此萬有引力定理大行其道,天體間所有行為都可以以此為基礎展開計算。
  • 宇宙中沒有萬有引力,
    大一統理論之所以無法建立,是因為牛頓「發現」的所謂萬有引力根本就不存在。弱力,強力和電磁力都是量子之間的運動產生了引力。萬有引力由什麼產生?科學家至今設有發現假想中的引力子。所以,再忙乎也是白搭。我認為,我們應該換一個思維方式來解釋所謂的萬有引力。即:這個力不是引力,而是壓力。根據真空包裝原理,一旦某個物體中間成了真空,外面的大氣會對它施加壓力。
  • 宇宙秩序規則:引力,到底是怎麼產生的?是時空彎曲還是引力子?
    我們討論萬有引力,現在理解起來很簡單,如上圖,無論天體質量大小如何,它們之間的引力都是相等的,這與它們之間的質量之積成正比,與它們距離的平方成反比,當然還有一個萬有引力常數,直到牛頓去世都還沒測出G的值是多大,但在70年後卡文迪許巧妙的用扭稱解決了這個難題。自此萬有引力定理大行其道,天體間所有行為都可以以此為基礎展開計算。
  • 為什麼會產生引力?
    牛頓並不是第一個注意到蘋果從樹上掉下來的人,但當他從數學上證明把蘋果吸引到地球上的引力一定與太陽束縛地球的引力相同之時,一個偉大的理論就誕生了。在牛頓看來,萬物之間都存在引力作用,其強度正比於質量乘積,反比於距離平方,這就是萬有引力定律。物體的質量越大,引力作用就越強。物體之間的距離越遠,引力作用就越弱。
  • 引力原來不是「力」,牛頓萬有引力定律早已被愛因斯坦相對論推翻
    在大多數人的印象中,從小開始接觸物理,就已經形成一個概念,人之所以能站在地球上而不是飄向天空,都是因為地球的龐大質量對人產生的引力在廣義相對論中,愛因斯坦徹底推翻了萬有引力定律,他認為引力並不是一種力,而是具有質量的物體之間加速靠近的趨勢,其來源於物體自身質量對於時空的彎曲。並且愛因斯坦運用廣義相對論成功地解釋了水星近日點進動,這一困擾牛頓萬有引力定律的問題,之前一直被認為是由於有未被發現的小行星引起的。但是在愛因斯坦的太陽引力場方程中,這一問題得到了完美的解答。