万有引力怎么来,万有引力怎么解决

首页 > 经验 > 作者:YD1662023-11-26 19:04:07

当然我们今天并非是莱布尼兹抱不平,因为微积分思想、方法与符号的都是莱布尼兹的。我们讨论万有引力,现在理解起来很简单,如上图,无论天体质量大小如何,它们之间的引力都是相等的,这与它们之间的质量之积成正比,与它们距离的平方成反比,当然还有一个万有引力常数,直到牛顿去世都还没测出G的值是多大,但在70年后卡文迪许巧妙的用扭称解决了这个难题。自此万有引力定理大行其道,天体间所有行为都可以以此为基础展开计算。

万有引力的尴尬

是什么传递了万有引力?因为在牛顿时代对力理解是力的传递必须要有一种介质,会是哪种介质呢?真空肯定不能传递力,因此可爱的牛顿勋爵“盗用”了亚历山多德“以太”的概念,他认为宇宙中充满了看不见的“以太”传递了万有引力!

经典力学“以太梦”的破灭

牛顿成功的将万有引力的传递媒介给粗暴的解释了,但他管*不管埋,“以太”这种物质就只能让后人来寻找了,但这个“以太”的概念困扰了西方科学界数百年,直到一个经典的、足以验证“以太”的物理实验展开,但它验证的却不是“以太”存在,而是从根本上否定了以太。

迈克尔逊-莫雷实验

其实迈克尔逊-莫雷实验很单纯,受到经典力学的影响,当时的科学界认为光的传播介质也是“以太”,那么问题来了,地球环绕太阳公转速度30千米/秒,那么肯定会有“以太风”,而光在以太风传播肯定会受到影响。

万有引力怎么来,万有引力怎么解决(5)

迈克尔逊-莫雷实验装置

但原本证明以太的实验却否定了以太,这让牛顿情何以堪呢?幸亏在迈克尔逊-莫雷实验之时已经是1887年,此时距离牛顿去世已经将近160年,要不然让牛顿老脸往哪儿搁啊!其实这还有个故事,尽管迈克尔逊-莫雷实验否定了以太的存在,但当时莫雷并不相信自己验证的结果,而是反复与米勒设置改进后的实验环境,试图找出问题所在,而且各路人马也加进了验证实验的大军。

万有引力怎么来,万有引力怎么解决(6)

设备越来越先进,条件越来越苛刻,最终结果却逐渐趋向于测量误差。当然现代实验准确无误的推翻了上述各种结论,但在此之前洛伦兹等科学家早已认为所谓的以太速度不过就是误差而已。

水星进动-屋漏偏逢连夜雨的牛顿经典力学

牛顿经典力学就像一艘到处破了洞却还在大海上行驶的船,以太这个大洞还没补上,却又破了一个水星进动的大洞,其实准确的说,水近日点进动这个大洞还破的更早一些!

万有引力怎么来,万有引力怎么解决(7)

在万有引力的理想状态下,行星在围绕恒星公转时,比如一颗恒星与一颗行星的条件下,行星的轨道会是一个永远都不会改变的椭圆但稳定的轨道,但当这个恒星系有其他行星时,会受到各种干扰,产生进动,如上图,这种轨道进动是可以被观测和计算的。但1859年法国天文学家勒维耶发现水星的实际轨道进动与预期的并不十分相符,在观测水星轨道的近日点进动时,观测结果与计算结果相违背:

观测结果:5,600.73角秒/100年

计算结果:5,557.62角秒/100年

两者相差43.11角秒(其实勒维耶观测的差异是38角秒),这就是水星近日点进动问题的由来,当时的解释也五花八门,甚至还怀疑水星轨道内还有一个天体。

万有引力怎么来,万有引力怎么解决(8)

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