揭秘天体引力:从牛顿到爱因斯坦的引力探索
天体为何会有引力
这是由于万有引力,任何两个物体或两个粒子之间的吸引力与其质量的乘积有关。自然界中最常见的力。
称为重力,有时也称为万有引力。
在粒子物理学中,引力相互作用、强力、弱力和电磁力统称为四种基本相互作用。
两个质子之间的引力仅为它们之间电磁力的 1/1035。
地球上质子的引力仅为弱电场1000伏/米1010电磁力的1/1。
因此,在电子显微镜和加速器中研究粒子之间的相互作用或粒子运动时,不考虑重力。
一般物体之间的引力也很小。
例如,如果两个直径为1米的铁球彼此靠近,则引力只有2.83×10-4牛顿,相当于0.03克的小水滴的重量。
地球的质量很大,两个铁球分别受到4×104牛顿的地球引力。
因此,在研究地球重力场中物体的运动时,通常不考虑周围其他物体的引力。
太阳、地球等天体的质量非常大,因此乘积就更大,巨大的引力可以使这个巨大的物体绕太阳公转。
引力成为控制天体运动的唯一力量。
不解体而是在高温下逐渐收缩并最终塌缩成白矮星、中子星和黑洞的恒星的形成也是由于引力的作用,所以引力也是天体演化的重要因素。
万有引力的发现过程 在谈到万有引力的发现事件时,有必要对当时天文学和力学的发展情况进行解释,以便了解当时的背景和科学方式。
当时它影响了牛顿发现万有引力的灵感。
关于力学:牛顿理解伽利略提出的惯性概念。
他知道,运动的物体除非受到外力的作用,否则总是以匀速直线运动。
他还知道,当运动物体的运动速度或方向发生变化时,一定有力在起作用。
此时的牛顿受到天文学家哥白尼提出的“地球绕太阳运行的轨道”的影响。
他可能深感困惑,月球的轨迹不是一条直线,而是一条绕地球的圆形路径。
但他已经知道哈根施的理论是“为了让物体做圆周运动,必须向中心施加一个力”。
从天文学的角度来看,行星绕太阳运动应该也需要向心引力,但这个力到底是什么呢? 相关天文学:公元1543年,哥白尼提出了以太阳为中心的天体运动理论,行星的自转和地球的自转彻底改变了人类以自我为中心的宇宙观。
后来,公元1609年,开普勒提出了行星运动第一定律:“轨道是椭圆形,太阳公转位于椭圆的焦点”和第二定律:“等面积定律; 连接行星和太阳的线是同时的。
“扫过面积内相等”和公元1619年的第三条定律“周期定律; 行星周期T的平方与平均轨道距离的立方成正比。
”这三个定律揭示了几个问题: 1.轨道可以是圆形。
是的,也可以是椭圆形,什么样的作用才能形成这样的轨道呢? 2.太阳位于椭圆的中心,表明行星围绕太阳旋转。
3、从周期来看 牛顿的大小与轨道半径的关系(周期的平方与轨道半径的幂成正比)意味着什么? 苹果掉落。
他得出结论,月亮和苹果下落的原因是地球引力。
《落月》牛顿进一步发展了他的思想。
他把坠落的苹果比作坠落的月亮。
牛顿后来了解到,如果月球没有坠落到地球上,它就会沿直线运动,最终离开绕地球运行的轨道,绕地球直线坠落(月球正在严重坠落)。
因此,如果没有外力作用,月球一定会落在它所走的路径以下。
牛顿大胆地假设月球只是一个由于引力作用绕地球运行的抛射体。
至于月球切向速度的起源,可能来自宇宙大爆炸和宇宙诞生,目前已经确定,月球的切向速度决定了它绕地球运行的轨道是圆形、椭圆形、抛物线还是双曲线。
或者是否是地球撞击。
牛顿万有引力的简单含义:牛顿没有发现引力,他发现引力就是“一切”。
每个物体都会吸引其他物体,引力的大小仅取决于物体的质量和物体之间的距离。
牛顿万有引力定律指出,每个物体都相互吸引,两个物体之间的引力与其质量成正比,并随着两个物体中心之间距离的平方而减小。
牛顿发展了微积分,证明只有球体才能“将球体的总质量集中在球体的质心”,以表示整个球体引力效应的总效应。
但无论你离地球有多远,地球的引力永远不会为零。
即使你被带到宇宙的边缘,地球引力仍然会作用在你身上,尽管地球引力可能会受到你附近质量巨大的物体的影响,这些物体被遮挡但仍然存在。
无论多小或多远,每个物体都受到重力的作用,并存在于我们称之为“一切”的整个空间中。
牛顿和万有引力定律 牛顿第一定律是:所有物体始终保持直线运动或静止状态,除非作用在它们上的力迫使它们改变这种状态。
牛顿第一定律也叫牛顿第二定律是:物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
牛顿第三定律是:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相同、方向相反、作用在同一条万有引力直线上。
引力存在于各个物体之间的相互吸引力。
两个物体感受到的引力的大小与它们的质量的乘积成正比,与它们的距离成反比。
——《新华字典》 大家都知道,爱因斯坦在他生命的几十年里,也思考过物质之间为什么存在普遍吸引力的根本问题,力场的统一研究在自然科学的统一研究中并没有取得多少成功。
,肯定是,但是他们做了一些工作,给后人的研究带来了一些启示。
特别是爱因斯坦的相对论建立了质能方程来解释物质质量与能量的关系。
为了解释自然界中的光速是极限速度,他假设自然界中的光速是最大速度。
速度越大,物质的运动速度也越大。
这个体系被称为爱因斯坦的狭义相对论; 为了解释物质之间万有引力的存在,爱因斯坦认为宇宙对应着一张网,物质的存在使这张网变形,创造了时空,另一种物质有相对运动的趋势,而这种运动趋势对应于现有物体施加在其上的力。
爱因斯坦的相对论非常深奥,很少有人能看懂,能看懂的人就更少了。
今天我们用光子作为物质的基本粒子来进一步说明物质之间万有引力的存在是一个非常简单的问题。
从理论上讲,它非常简单且易于理解。
既然自然的存在是一件很简单的事情,那是由于人的社会特征决定了人与自然的区别,人的思想、听觉、文明、文化决定了人的社会生活。
忘记了大自然的共同语言,导致人类失去了与大自然直接交换全面光子信息的能力。
相反,它仅以非常窄的频率范围交换光子信息,这是人类已经采取的极端做法,但大自然却不容易理解。
由于光子是物质的基本粒子,物质本身的组成是没有意义的。
如果物质不能与环境中的其他光子信息相互作用,它就无法向大自然表达它的能量、存在形式和表达方式,虽然它的寿命看似无限,但它对环境和环境没有任何影响,它本身没有任何意义。
。
只有当它的光子能量不断地与环境中的其他光子信息相互作用时,它才能表达出自身的能量和质量,自身的光子信息才能发生变化,才能从生长到死亡,也才能表达出自身存在的意义; 这意味着只要任何物质存在,它就会继续与环境中的其他光子信息相互作用。
这样一来,物质的存在和各种力的存在实际上很重要。
由其周围的光子信息场完成。
如图所示,物质A之所以存在,是因为物质A不断与环境的光子信息能量相互作用,表达自身的品质。
如果物质B存在,则B则不同,因为它也不断地与A周围信息的光子信息相互作用。
从宏观上看,是B阻挡了来自A的光子信息,改变了A周围的光子信息场。
从宏观上看,来自A左边的光子信息有更多的能量,来自A右边的光子信息有更多的能量。
宏观上能量较少。
这表明B对A施加了一个力。
这个力是所有物质共有的,称为万有引力。
也可以说,由于B的存在,A周围的光子信息力场的形状发生了变化。
如果没有B,物体A处于平衡状态,发现B后,光子信息的力场发生变化。
物体 A 的力由于平衡而变得不平衡。
当然,人们会说这是物体B的存在以及物体B对A的力的结果。
引力是如何产生的?
万有引力几百年前,牛顿发现了万有引力,但他没有回答万有引力是如何产生的基本问题。
不,能够解释引力的起源并不减损牛顿引力理论的巨大成功。
牛顿物理学家哈雷首先运用牛顿理论计算了哈雷彗星的公转周期,并成功预测了哈雷彗星的回归周期;
最后奥本·勒维耶和约翰·柯西·亚当斯海王星的轨道和位置 天文学家约翰·加夫里昂·盖尔于1846年9月23日利用牛顿理论独立计算,成功发现了太阳系第八大行星海王星。
正在计算位置! 实际观察到的位置与 Le Verrier 的计算结果相差不到 1°。
因此,海王星被称为“笔尖下的行星”。
尽管牛顿的理论有着非凡的历史和成功,但人们很快就遇到了问题。
勒维耶的计算发现,观测者对水星近日点的预先计算值与牛顿理论的计算值之间存在差异,例如预先和已知行星的引力偏差、理论计算与实际计算。
观测结果仍然存在每年大约38英寸的误差(这个误差后来被修正为每世纪43.11英寸)勒维耶认为,水星轨道上可能存在一颗未知的行星,而牛顿理论中无法解释的错误正是在这一年变成了“现实”。
勒维耶 成功还是失败。
直到上世纪初,爱因斯坦有了一个奇怪的发现。
心里,难道他对主宰世界的数字感兴趣吗?牛顿万有引力理论可能根本不存在,它是空间和时间的体现! 并且基于广义相对论原理,爱因斯坦于1916年提出了新的引力理论——广义相对论。
虽然爱因斯坦只用了近似的方法来解决问题,但足以证明广义相对论比牛顿理论更准确,但科学家们还没有找到比爱因斯坦广义相对论更准确的引力理论。
,所以目前使用广义相对论作为解释引力来源的正确理论。
弯曲时空中的水星近日点进动 地球的引力——时空曲线
美国物理学家惠勒曾解释说,万有引力理论:时空告诉物质应该如何运动;
这句话指的是时空的弯曲,广义相对论中称之为引力,就像引力改变物质的状态一样,而另一方面,时空的弯曲是由于物质(能量)的加速度。
虽然广义相对论成功地解释了引力的起源,但它并没有解决一个基本问题:物质如何导致时空弯曲? 这个问题必须留待新的统一理论来解释,否则根本无法解释……有一个类似于人类学原理的解释:因为它是这样的。
万有引力是怎么产生的
1. 引力是由地球、太阳和其他天体等大质量物体对宇宙的扭曲作用引起的。这可以与当您将球射入紧密的球网时进行比较,球会使球网偏转并将附近的物体吸引到球网上。
即使物体以匀速直线运动,也会受到这种引力的影响。
2、当一个物体接近一个大质量天体时,它的运动状态实际上是一种扭曲的匀速直线运动。
万有引力定律由艾萨克·牛顿于 1687 年在其《自然哲学的数学原理》中提出,指出任何两个粒子之间在连接它们中心的直线方向上存在相互吸引力。
3、根据万有引力定律,这种引力与两个物体的质量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比,并且与它们的化学成分或介质无关。
他们之间。
4、万有引力定律的发现是17世纪自然科学的重要成就之一,统一了陆地物体运动规律和天体运动规律,对其发展产生了重大影响。
物理学和天文学。
5、万有引力定律不仅广泛应用于天文学和空间导航计算,而且提供了一套根据观测数据计算长周期物体轨道的方法。
例如,哈雷彗星、海王星和冥王星的发现就是应用这一定律的著名例子。
6、利用万有引力公式和开普勒第三定律,还可以计算出太阳、地球等无法直接测量的天体的质量。
牛顿还用万有引力定律解释了月球和太阳的潮汐现象、地球两极的扁平形状以及地轴的复杂运动。
7、万有引力定律的发现推翻了古代人类的神圣引力观念,对文化的发展产生了重大影响。
它增强了人们认识世界事物的信心,解放了思想,对推动科学文化的发展发挥了积极作用。