网易新闻2024-10-15 15:23:14发布:从牛顿的万有引力到爱因斯坦的时空弯曲，逐步接近引力的本质！揭秘：依萍收如萍旧衣背后的真相，非侮辱却更胜于侮辱！

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对于万有引力，我们或许早已耳熟能详。众人皆知，有质量之物彼此相吸，此乃引力之核心观念。然而，若仅限于此，对于引力的理解仍显浅薄。

牛顿成就斐然之际，曾有言：“若我所见更远，皆因我立于巨人之肩。”诚如斯言，牛顿之前，众先贤已对万物之运动规律有所探索。

不论是在古代东方或西方，皆有类似“天圆地方”之自然观念。当时人们普遍认为，浩渺星空围绕地心旋转，五彩斑斓的星辰乃神明为凡人装点夜空。

哥白尼之出现，让地心说遭遇前所未有之挑战。哥白尼发现，若所有天体围绕地球旋转，其运动路径将异常复杂。然而，若星球围绕太阳旋转，则显得简单许多。

秉承“非必要，勿增实体”之哲学原则，哥白尼提出日心说。其声名显赫，只因其挑战了神之权威，最终被处以火刑。

哥白尼之后，继任者为布鲁诺，其思想比哥白尼更激进。他不仅赞同日心说，且提出超前之宇宙无限理论，认为宇宙无边无际，太阳仅为众多恒星之一，宇宙间充满无数“太阳”，而地球与人类在宇宙中不过是微小存在。罗马教廷对其“荒谬”之言论大为愤怒，对布鲁诺施以严刑，逼迫其忏悔。终而，布鲁诺如其前人般，不屈不挠，最后被处以火刑。

与布鲁诺同时代者，有占星师第谷，其夜观天象，致力于研究天体之运动，累积大量数据。第谷虽认同天上行星绕太阳旋转，却非哥白尼之追随者，他认为即便行星绕日旋转，太阳亦携众星体绕地球旋转，地球始终居于中心。或许因哥白尼之先例，第谷不得不依附地心说。值得一提的是，第谷之理论传至明朝后，甚至一度被接纳。

第谷之助手、弟子开普勒继承其研究，提出三大定律。

他发现第一定律：所有行星绕太阳之轨迹为椭圆形，太阳位于椭圆之一焦点。

第二定律：行星接近太阳时运动速度加快，远离时则减慢，且单位时间内行星扫过太阳之面积相等。

第三定律：任何两行星之周期T平方与其各自轨道半长轴a立方成正比，常数k=a³/T²。

此乃牛顿前，西方对天体研究之简史。回到地面，伽利略注意到一重要规律：若物体不受外力干扰，则保持初始状态。静者恒静，动者恒动。此为惯性定律之雏形，但伽利略未知其缘由。

此刻，压轴人物登场。牛顿结合开普勒之三大定律与伽利略对惯性之思考，提出震惊世人之万有引力定律。

牛顿疑问：为何地球不在宇宙中作匀速直线运动？显然其未受外力影响，地球绕太阳旋转，必有外力作用。当牛顿目睹苹果落地，顿悟万有引力后，方知太阳亦对地球施加引力。

地球吸引苹果，引力作用下苹果落地。太阳亦对地球施加引力，为何地球不落向太阳？牛顿认为，地球本会落向太阳，但地球有初始速度，在引力作用下偏离原方向，如同平抛运动，因地球初速较大，未能落至太阳表面，从而绕太阳旋转。

结合开普勒定律，牛顿认为两物体距离越远，引力越小；若质量越大，引力越大。于是，引力大小与距离平方成反比，与质量乘积成正比。

为使万有引力与牛顿第二定律F=ma相统一，需一引力常数。后卡文迪许通过扭秤实验精确测量出引力常数G，万有引力公式因此完善。凭借G，人类首次计算出地球质量。

牛顿提出万有引力后，陷入更深问题：引力何以推动？牛顿认为是上帝之手。另一问题亦困扰牛顿，此问题为相对论埋下伏笔。牛顿疑问：宇宙间两星球引力如何传递？生活经验中，移动物体需接触，非凭空移物。手为力之媒介；吹灭蜡烛，乃因气流之力；水面小球，因水之力而动。力之传递需借助物质。

而在宇宙间，星球相隔甚远，彼此间引力如何传递？真空无法传递力，引力作用非超距作用，何者为媒介？牛顿借用亚里士多德之以太概念，认为以太为引力之媒介。牛顿认为：以太这种“物质”使引力传递得以实现。

以太概念曾使后物理学家费尽心力，进行了长达百年之实验，终未找到以太存在证据。迈克耳逊-莫雷实验直接否定以太存在，牛顿万有引力沦为“超距作用”，令物理学界难以接受。牛顿力学在微观领域随着量子力学发展渐失优势。

直至1915年，爱因斯坦提出时空弯曲理论，彻底解决引力媒介问题。在该理论中，引力本身为表象，本质为时空之弯曲。太阳巨大质量造成周围时空异常弯曲，地球在弯曲时空中运动，不得不沿弯曲路径前行。地球如车辆，时空似道路，道路弯曲，车辆轨迹自不例外。故地球似绕太阳旋转，仿佛受一无形之力拉扯。

现今，尽管我们仍沿用牛顿力学，但已将其自神坛拉下，在微观与高速领域中摒弃。当然，在低速、宏观领域，牛顿力学仍发挥重要作用。

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