引力

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在物理学中,引力(来自拉丁语gravitas\'weight\')是一种基本的相互作用,它会导致所有具有质量或能量的事物之间相互吸引。引力是迄今为止四种基本相互作用中最弱的一种,大约比强相互作用弱1038倍,比电磁力弱1036倍,比弱相互作用弱1029倍。因此,它在亚原子粒子水平上没有显着影响。然而,引力是宏观尺度上物体之间最重要的相互作用,它决定着行星、恒星、星系甚至光的运动。 在地球上,重力赋...
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在物理学中,引力(来自拉丁语 gravitas 'weight')是一种基本的相互作用,它会导致所有具有质量或能量事物之间相互吸引。 引力是迄今为止四种基本相互作用中最弱的一种,大约比强相互作用弱 1038 倍,比电磁力弱 1036 倍,比弱相互作用弱 1029 倍。 因此,它在亚原子粒子水平上没有显着影响。 然而,引力是宏观尺度上物体之间最重要的相互作用,它决定着行星、恒星、星系甚至光的运动。

在地球上,重力赋予物理物体重量,而月球的引力导致海洋中的月下潮汐(相应的对映潮汐是由地球和月球相互绕行的惯性引起的)。 引力还具有许多重要的生物功能,有助于通过向地性过程引导植物生长,影响多细胞生物体内的体液循环。 对失重影响的调查表明,重力可能在人体内的免疫系统功能和细胞分化中发挥作用。

宇宙中原始气态物质之间的引力吸引使其结合并形成恒星,最终凝结成星系,因此引力是宇宙中许多大型结构的原因。 引力的范围是无限的,尽管它的效果会随着物体离得越远而变弱。

引力最准确的描述是广义相对论(阿尔伯特·爱因斯坦于 1915 年提出),它描述引力不是一种力,而是时空的曲率,由质量分布不均引起,并导致质量沿测地线移动 线。 这种时空曲率的最极端例子是黑洞,一旦穿过黑洞的事件视界,任何东西——甚至光——都无法从中逃脱。 然而,对于大多数应用,万有引力可以很好地近似于牛顿万有引力定律,该定律将引力描述为一种使任何两个物体相互吸引的力,其大小与它们的质量的乘积成正比,与 它们之间距离的平方:F = G m 1 m 2 r 2 , {\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r{2}}},} 其中 F 是力,m1 和 m2 是相互作用的物体的质量,r 是质心之间的距离,G 是万有引力常数。

当前的粒子物理学模型表明,宇宙中最早的引力实例,可能以量子引力、超引力或引力奇点的形式,以及普通的空间和时间,在普朗克时代(距今 10-43 秒)发展起来 宇宙的诞生),可能以目前未知的方式来自原始状态,例如假真空、量子真空或虚拟粒子。 科学家们目前正在努力发展一种与量子力学一致的引力理论,一种量子引力理论,它将允许引力与物理学的其他三种基本相互作用结合在一个共同的数学框架(万物理论)中。

历史

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古代世界

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古代学者广泛探索了引力的性质和机制。 在希腊亚里士多德认为物体落向地球是因为地球是宇宙的中心,并吸引了宇宙中的所有质量。 他还认为坠落物体的速度应该随着重量的增加而增加,这个结论后来被证明是错误的。 虽然亚里士多德的观点在整个古希腊被广泛接受,但还有其他思想家如普鲁塔克正确地预测到引力并不是地球独有的。

古希腊哲学家阿基米德虽然不明白引力是一种力,但还是发现了三角形的重心。 他还假设,如果两个相等的重物没有相同的重心,那么这两个重物的重心将位于它们重心连线的中间。

引力

印度,数学家兼天文学家 Aryabhata 首先确定了引力,以解释为什么物体不会被行星自转的离心力驱离地球。 后来,在公元 7 世纪,Brahmagupta 提出引力是一种将物体吸引到地球的吸引力的观点,并使用 gurutvākarṣaṇ 一词来描述它。

在古代中东,重力是一个激烈争论的话题。 波斯知识分子 Al-Biruni 认为引力并非地球独有,他正确地假设其他天体也应该施加引力。 相反,Al-Khazini 与亚里士多德持有相同的立场,即宇宙中的所有物质都被吸引到中心。

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