引力是什么[试读]
1.不可思议之一:引力是“力”
1.不可思议之一:引力是“力” 在介绍引力理论之前,先让我们来谈谈关于引力的“七大不可思议”。由于在日常生活中任何人都能感受到引力,所以我们也将它的存在视为理所当然。其实,引力充满了不可思议的神秘之处。 最初人类是从何时起意识到引力的不可思议,并将其确定为科学研究对象的呢?据说引力是“牛顿看到苹果从树上掉下来之后发现的”,其实并非如此。从更古老的时代开始,人类就觉得物体落到地面的现象不可思议,并不断思考其原因。 不过,最初人类并不是认为存在“力”的作用。古希腊的哲学家亚里士多德认为,物质具有“返回原来位置的性质”。如同外出觅食的鸟终要归巢,被抛起的石头也会落回原来的位置。另外... 查看全部[ 1.不可思议之一:引力是“力” ]
2.不可思议之二:引力的强度非常弱
牛顿研究清楚了万有引力的作用机制。然而,关于这种“力”是如何产生的,连牛顿本人也无法解释。关于引力的产生机制必须等到爱因斯坦的登场,后面的内容会详细介绍这方面。 在此之前,就连引力为“万有”这一牛顿的主张也经历了相当长的时间才得到实际验证。直到18世纪末,人们才根据实验证明了地上的物质之间存在引力作用。当时距离牛顿的发现已经过了100多年。 为什么验证万有引力要历经如此漫长的时间呢?那是因为引力的强度非常弱。 引力几乎把地球上所有物质都束缚在了地面上,所以说它非常弱的话,我想很多人会感到意外。搭乘了“发现”号航天飞机的山崎直子在返回地球的时候也曾说:“我感觉引力非常强大。”从... 查看全部[ 2.不可思议之二:引力的强度非常弱 ]
3.不可思议之三:引力即使分开也能起作用
正如前文所述,地球通过引力吸引物体的现象和磁铁通过磁力吸引铁的现象一样,它们都是源于自然界中存在的“力”。但是,把这两个现象放在一起进行比较,有人会感到意外吧?因为相对于引力这么习以为常的现象,磁铁的力给人的印象是有些“特别”的。 例如,把磁铁互相吸附和分开的现象展示给小孩看,他们就会觉得有意思并开始玩起来。这也是因为孩子觉得该现象特别吧。当让他们看把球抛起后落到地上的时候,孩子们并不怎么兴奋。 孩子们之所以感觉磁铁有意思,是因为“分开的物体竟然可以动起来”。通常情况下,如果我们想使物体动起来,必须用手推或使用齿轮直接接触来传导力。但磁铁却能够让分开的物体动起来,因此孩子们感觉这就... 查看全部[ 3.不可思议之三:引力即使分开也能起作用 ]
4.不可思议之四:引力对一切物体的作用都是一样的
在关于科学发现的奇闻趣事中,有很多真伪不明的传说。如伽利略仰望教堂的吊灯后发现“摆的等时性”,牛顿观察苹果从树上掉落后想到万有引力定律等。关于引力还有一个有名的轶事,那就是伽利略的“比萨斜塔实验”。在该实验中,伽利略从塔上同时释放大小相同的铁球和木球,与大多数人预想“重的铁球会先落地”的结果相反,两球以相同的速度落下。据权威考证称,这个实验其实未曾出现过。 但是,其实验结果是准确无误的。1971年,阿波罗15号的指令长大卫•斯科特(David Scott)在月球表面向我们展示了同样的实验。在没有空气阻力的月球表面同时释放铁锤和羽毛,它们以完全相同的速度落下。 这可以说是与我们直觉相... 查看全部[ 4.不可思议之四:引力对一切物体的作用都是一样的 ]
5.不可思议之五:引力是“幻想”
大家都知道美国波士顿科学博物馆内的“人造雷击表演”吧?那是一个使用用来产生静电的大型范德格拉夫起电机制造雷电,并使其落到内部有人的笼体上的实验。你会认为这是一个危险的实验吧,不过笼体是由金属制成的,雷电只会在其外表进行传导,不会进入笼内。这个表演再现了过去英国科学家迈克尔•法拉第所做的实验,像这样由良导体围成的空间叫作“法拉第笼”。 通过这个实验,我们发现电磁力是可以屏蔽的。因此,雷击即使落到飞机和汽车这样金属质地的交通工具上,也不会对内部的人造成影响。 那么,引力的情况如何呢?如果像电磁力那样可以被什么东西屏蔽的话,例如在下落过程中的苹果和地球之间插入一堵“墙”,苹果就会停在空中... 查看全部[ 5.不可思议之五:引力是“幻想” ]
6.不可思议之六:引力的大小“恰到好处”
因为引力无法被遮蔽物切断,所以可以无限传导下去(即便力会慢慢变弱)。另外,因为引力只有“吸引力”,所以如果有很多物质,其强度就会叠加在一起变大,且不会被抵消。 引力的这一特征与宇宙的构成有很密切的关系。宇宙如何诞生以及今后如何发展,在很大程度上都要受引力左右,这么说一点也不为过吧。宇宙中有很多物质,如果其引力强的话,也有可能因自身的重量而被破坏。 我们普遍认为宇宙诞生于137亿年前。从诞生到40万年后,宇宙处于超高温的等离子态。等离子态是指分子被分成正离子和电子的状态。如果一直维持这种状态,就不会有天体诞生。后来宇宙的温度逐渐下降,引力强的地方不断聚集物质,在宇宙4亿岁左右的时候出... 查看全部[ 6.不可思议之六:引力的大小“恰到好处” ]
7.不可思议之七:引力的理论还不完善
包括上面的问题在内,解释引力作用的理论尚未完成。无法解释离我们如此之近的力,就是引力自身的一大不可思议之处。 从亚里士多德的时代开始,人类就不断思考引力的问题。经过伽利略的时代后,牛顿的“万有引力定律”给引力研究带来了巨大的进展。 但是,那并不是引力研究的终点。所谓学问,意味着我们可以根据已知事物去探究“未知世界”。我认为学问的进步就如同挖洞。藏于眼前岩壁后方的是未知的世界,通过挖掘此处会增长知识。但是,我们能够理解的未知世界也只是藏在岩壁里侧的一部分而已。在更深的地方应该还存在更为广阔的未知世界,可是我们连自己“并不知道有更为广阔的存在”这一点都没有意识到。直到挖到了那里,才开始... 查看全部[ 7.不可思议之七:引力的理论还不完善 ]