"引力"七问

1 引力是什么 牛顿在17世纪就认识到宇宙中任何地方的一切物体的引力作用方式是相同的,且两物体间的吸引力与它们的质量的乘积成比例,与它们距离的平方成反比,即著名的"引力的平方反比律."爱因斯坦在20世纪初发表的广义相对论是研究物质在空间和时间中如何进行引力相互作用的理论,它将平方反比律解释成时空因物质和能量的存在而发生畸变的结果,并把牛顿理论包含在内.     

捕捉引力波

 一、足够精确的牛顿引力理论在宏观物理世界中,引力是一种主要的作用。太阳东升西坠,地球四季交替,海水潮涨潮落,众多自然现象都受到引力的支配。1687年,牛顿在前人的研究基础上,导出了万有引力定律。利用万有引力定律可以圆满地解释哥白尼的学说和开普勒的行星运动三定律。牛顿引力理论的精彩之处还有准确地预言了海王星和冥王星的存在,指导天文学家成功地发现了这两颗太阳行星。按牛顿的引力理论,两物体间的引力作用是瞬间完成的。但爱因斯坦认为,光速是任何作用的极限速度,因此引力作用不可能在瞬间实现。1905年,爱因斯坦发表著名的历史文献《论动体的电动力学》,建立了狭义相对论。在以后     

浅说物质之间的相互作用

 人们自然会问,物质聚集起来,从微观粒子到巨大的星体,从细菌到人,这些自然界奥妙无穷,千变万化的物理现象都是怎样发生的?原理上,可以用“相互作用”这个概念来回答。20世纪物理学的重大成就之一是人们已经认识到物质世界千变万化的现象,归根到底是通过4种相互作用即万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用而产生的。万有引力是自然界中存在于任何两个物质之间的吸引力,它的规律由牛顿发现,称为引力定律。     

万有引力与向心力公式中r的不同含义

万有引力定律是牛顿在1687年于<自然哲学的数学原理>上发表的.牛顿的普适万有引力定律表示如下: 任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引.该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关.     

软光子定理与电磁学记忆效应

正在广义相对论体系中,引力波指的是时空弯曲的涟漪以波的形式由辐射源向外传播。1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了其存在性。引力波不存在于牛顿的经典引力理论中,因为牛顿引力理论假设物质之间的引力相互作用是一种超距作用,即传播的速度是无穷大的。所以引力波也是验证     

引力波和引力透镜

 引力是物质世界的一种客观属性。大科学家牛顿以精确的数字形式表达了万有引力定律,建立了人类对引力认识的第一座里程碑。后来,牛顿引力理论对解释一些天体物理问题却遇到了困难。爱因斯坦于1916年提出了著名的广义相对论,其中预言宇宙中存在着“引力波”。引力波即引力的波动,它与引力的强弱变化有关。引力波可由加速运行的物质产生,其传播速度应等于光速。在理论上,任何运动的物质都会产生引力波。比如,如果你把一只台球悬挂起来,使它像打秋千似的荡来荡去,当它荡到比较靠近你时,其引力作用比离你较远时更为大些,就形成引力波。换句话说,球的摆动,使它的引力发生一种像波那样起伏的变化。     

万有引力恒量测定法

宇宙一切物质之间都广泛存在着一种无形锁链——万有引力。它是牛顿1687年发现的,发表了有名的万有引力定律——“任何两个质量都彼此吸引,吸引力与两质量之乘积成正比,与两质量间的距离之平方成反比”。     

关于超距作用

人类关于力的概念最初是由于观察物体在直接接触时所发生的相互作用而产生的.这种“接触作用力”的观念曾经处于统治地位,成了人们的一般常识.虽然重力现象和磁力现象早为人们所知,但是并没有想到这些现象有什么“非接触”作用的性质.只是在牛顿理论中才清楚地告诉人们,万物之间存在着一种吸引力,这个力的方向在物体之间的连线上,大小与物体间的距离的平方成反比;在某一时刻作用于物体上的力只决定于同一时刻其他物体的位置,而与物体的速度和加速度无关;远离物体之间引力信息的传递不需要时间.这就是牛顿瞬时超距作用力的基本特征.“超距作…     

关于第五种力的讨论

正如我们所熟知的,引力、电磁、弱和强相互作用是自然界存在的四种基本相互作用.除了这四种基本的相互作用之外,还有没有新的基本力存在,是一个人们很感兴趣的问题.以往,在许多引力理论和统一理论的模型中,对于牛顿极限,质点的引力作用偏离了反平方定律.这种偏离是由于交换一种     

引力场中的g和v

类比是人类认识事物的一种基本思维方法。它既不同于从一般推导到个别的演绎法,又不同于从个别推导到一般的归纳法,它是属于从特殊到特殊,从个别到个别的推理,在物理教学中占有极其重要的地位。本文通过对静电力和引力的类比,引入描述引力场的育关物理量以及高斯定理。 比较库仑定律和万有引力定律的数学表达式,发现它们具有惊人的相似之处:它们都服从平方反比定律,库仑定律中的q和万有引力定律中的m相当,库仑定律中的1/4πε和万有引力定律中的G相当,但它们也有各自的特殊性:万有引力总是引力,库仑力却可以是引力,也可以是斥力;还有库仑力存在于两带电体之间,而万有引力存在于任何两物体之间,我们可以将有关静电场的知识结构、研究方法移植于引力场中,如用场强研究力的性质,用势的概念研究场能的变化,用力线形象地描绘场,用高斯定理简便地计算空间各点的场强等。 类似于静电场,任何物体在其周围的空间激发了一个“引力场”,并对处在其中的任何物体有力的作用,     

《相对论、宇宙与时空》连载(11)——演化的宇宙

自然界存在4种相互作用(强作用、弱作用、电磁作用和万有引力作用),它们的强度相差很大.如果以强作用的强度定为1,则电磁作用为10-2,弱作用为10-14,而引力作用为10-39.引力相互作用与强、弱、电磁作用相比太微弱了,完全可以忽略不计.     

万有引力和库仑力的一个区别及其意义

万有引力和库仑力有很多相似之处,如都是中心力并且都是平方反比的等等,但也有一些区别,如万有引力顾名思义只有引力而库仑力不仅包含引力还包含斥力,不过这些涉及到宇宙中的某种对称性问题我们这里不去讨论,而只对它们之间的一种容易被人们忽视但却很有意义的区别进行一些分析. 大家知道,在不包含电磁量的物理系统中,有三个独立物理量的单位可作为基本单位而其它物理量的单位则可由它们导出,例如取质量、时间、长度的单位作为基本单位时,力的单位可由F=ma导出.因此由万有了力表达式①F..—一_知当质量、时间、长度(或其它三个独立物理量)…     

关于矢量-张量引力相互作用模型

本文从粒子运动方程出发证明了矢量-张量引力模型中反引力的存在,这种反引力如果以长程力的形式出现,将使得粒子的运动偏离短程线。在牛顿近似和弱场近似下,相应于矢量场的反引力与相应于张量场的吸引力互相抵消,使得检验粒子在球对称静态引力场中的加速度为零,这显然与牛顿万有引力现象矛盾。 关键词：     

弯曲的时空

 在牛顿时代给出的绝对时空观中,时间与空间都是绝对的,彼此无关。即时间与空间都是彼此独立的,互不相关,并且不受物质和运动的影响。1905年爱因斯坦建立的狭义相对论时空观中,时间、空间和运动三者相互关联,它们都伴随着物质的存在而存在。但未能说明引力与时空的关系。1915年爱因斯坦建立了广义相对论。它揭示了空间、时间、物质、运动的统一性,几何学和物理学的统一性,解释了引力的本质,也为现代物理学和宇宙学的发展打下了重要的基础。广义相对论的一个重要结论,是我们的时空是弯曲的。广义相对论告诉我们,在引力物体的近旁,空间和时间要被扭曲。     

量子引力研究进展简介

 广义相对论是描述时间、空间与引力的理论,既是对狭义相对论的重要推广,也是继牛顿万有引力定律之后发展起来的最重要的引力理论。     

格点QCD研究冷核物理问题的若干最新进展

<正>1.引言现代物理学研究表明,自然界存在四种基本相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用(图1)。其中,引力最早为人们所知,1687年牛顿在《自然哲学的数学原理》中首次阐述了万有引力定律;其次为电磁相互作用,1864年麦克斯韦提出了电磁场的基本方程组(麦克斯韦方程组),将电与磁统一起来,并预言了电磁波的存在。引力和电磁力作用于宏观世界,其效应可以在大尺度范围内观测到,所以最早进入人们的视野。20世纪以来,随     

牛顿第三定律与动量守恒定律

关于牛顿运动三定律的内容及有关概念的论述,人们已阐述了很多,本文仅对第三定律及与之有关联的动量守恒定律作粗浅的讨论.一、牛顿第三定律是一条近似定律 牛顿第三定律,反映了物体间的相互联系,它指明了力来源于物体间的相互作用,而这种相互作用是完全对称的,即作用力和反作用力是沿着同一条直线上同时出现、同时变化、同时消失且同时属于同一种性质的力.近代物理学的研究表明,宇宙中只存在着万有引力、电磁力、弱力和强力这四种基本的作用力,而其余各种力都可以看作这些基本的作用力的复合表现.其中弱力和强力只在原子核的尺度10-15米范…     

黑洞及其视界附近的物理规律

 人类对黑洞的认识过程在1796年,法国天文学家拉普拉斯在他的著作《宇宙体系论》中就预言:如果它引力足够强,光速也不足以成为逃逸速度的话,我们可能会看不见它。宇宙中最大的天体可能是完全看不见的,这种观点是建立在牛顿引力理论基础上的,当时没有任何办法能够验证他的想法。直到100年后,爱因斯坦发表了广义相对论,它在基本概念上与牛顿引力理论完全不同。在广义相对论中,空间和时间构成了一个四维时空,时空的几何性质与物质,通过爱因斯坦引力方程联系起来,物质是引力的源,也决定了时空的弯曲。广义相对论发表后不久,德国天文学家史瓦西立即对球对称的情况求出了爱因斯坦引力方程的解。     

广义相对论的实验验证

 自1687年《自然哲学的数学原理》问世以来,牛顿力学取得了很大的成功与发展。很少有理论能和万有引力定律的预言的准确性相比拟。但即使如此,牛顿的理论也不是十分完善的。一个例子是水星的近日点的进动。水星轨道长轴的方向在空间不是固定的,在一世纪内会转动5601秒弧度。用牛顿理论计算出所有行星对它的影响后,还差43秒弧度与观测不符,另外,牛顿引力理论有一个很严重的缺陷,就是它认为引力的传播不需要时间。例如,如果太阳表面某处突然爆发日珥(喷出明亮的气团),按牛顿理论,其引力变化在地球上即时即可发现,这一点直接违反了狭义相对论.     

引力的前世今生

从牛顿万有引力公式到爱因斯坦的广义相对论,人们对引力的认识经历了一个曲折的过程。随着今天引力波的发现,让我们来回顾一下在这一个世纪里人们对引力发展的认识过程~([1])。1687年:牛顿引力艾萨克·牛顿在出版的《自然哲学的数学方法》一书中对引力进行了全面描述。这为天文学家预测行星的运动提供了精确手段,但它并非没有瑕疵,例如无法精确地计算水