类别:实用小技巧 / 日期:2021-09-13 / 浏览:13 / 评论:0

 牛顿有多牛?从发现万有引力定律可见一斑,人与人之间引力多少? 实用小技巧

牛顿有多牛?牛顿是个大名鼎鼎的人物,不止在科学界,即使是在民间也家喻户晓,特别是在如今普及教育的年代里,牛顿的名字和他的公式因为经常出现在试卷里,所以说几乎无人不知无人不晓。

大家都知道,牛顿一生取得的成就有很多,包括但不限于在力学上提出万有引力定律和三大运动定律,在光学上发明和制造出第一架反射望远镜,在数学上独立创建了微积分,等等。不过,最广为人知可能是他发现的万有引力定律;万有引力定律至今仍然是科学界的重要理论基础,有着十分广泛的用途。例如,在我国“嫦娥五号”登月和“祝融号”登陆火星期间,就有许多网友借助牛顿的万有引力定律进行“云指挥”,一时盛况空前。

关于牛顿发现万有引力定律的过程,坊间一直流行着各种传说,其中,要数如下这个版本最为有趣:相传有一次,牛顿因为偶然被一只从苹果树上掉下来的苹果砸中脑门,这个偶然事件触发了大师的灵感,从而发现了万有引力定律。

也许有人会感到好奇,这么重大的发现竟然发生于偶然,看来守株待兔的故事也并非不无道理。可是,世间哪有什么一蹴而就的好事啊?就在牛顿这颗巨星即将陨落的前一年,他的好朋友斯蒂克利曾谈过牛顿与苹果这件事。斯蒂克利在他的手稿中曾写下过这样一段话:

那天饭后,天气很和暖,我们一起来到花园里的一棵苹果树荫下喝茶。他告诉我,万有引力思想出现在他脑海里的时候,那感觉就像处于这样的环境中。正说话间,有一只苹果刚好从树上落了下来,于是他想,为什么苹果总是垂直落到地上呢?为什么不落向其它方向呢?

诸位,在斯蒂克利的这段手稿描述中,并没有提到那只苹果砸中了牛顿的脑门,只提到有一只苹果树上落了下来,而牛顿的生平也从未记录过有关苹果砸中他脑门的事,看来传闻终归是传闻,不可全信。但有一点可以确信无疑,那就是牛顿发现万有引力定律跟一只苹果的掉落有关。

那么,一只苹果的掉落是如何触发大师的灵感,从而发现万有引力定律的呢?大师由一只苹果的掉落,联想到了许多的苹果掉落,发现了苹果总是垂直落到地上的规律,从而发现了万有引力定律。这就是牛顿过人之处。

其实,大自然里的一些看似不起眼的现象,往往都蕴藏着一定规律,如果众多现象都存在某些共同特征,往往就预示着里面埋藏着某些特定的规律。牛顿就是因为发现苹果总是垂直落到地上,从而发现万有引力定律的。所以牛顿发现万有引力定律的故事,启发我们要多观察自然现象,从中找到那些“总是”般的自然规律,那么读者你也有可能成为下一位牛顿。

现在让我们回到牛顿发现的万有引力定律上来,万有引力定律指出——任何两个质点之间都存在着相互吸引的力,引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比。

若说牛顿看见苹果从苹果树掉下来是个偶然事件,那么牛顿发现万有引力定律就不再是偶然了,而是必然。牛顿厉害之处在于,他从中发现了苹果总是垂直落到地上的规律,并且联想、发挥和应用到了任何两个质点之间上来,这“任何”两个字实在不简单,从而得出“万有”引力定律的结论。从泛义上来说,不管物质的大小如何,都必然存在着相互间的吸引力,而吸引力不管是大是小,但总是存在的。细心的读者不难发现,牛顿万有引力定律里的表述,是与他发现苹果总是垂直落到地上的规律是相呼应的。

再说那个引力的大小与物质的质量的乘积成正比,这倒很好理解,因为我们平常看到的许多现象就是如此的。但与距离的平方成反比就太难得了,为什么偏偏就与距离的平方成反比,而不是其它的量呢?这再一次证明了牛顿的伟大。因为物质有大有小,大可以大到天体星球,小可以小到物质微粒,但它们之间的相互吸引力总是存在的,牛顿伟大之处在于均将它们作“一视同仁”看待,不管大小都视为一个源点,那么物质间的相互吸引力就是由源点呈球状向四面八方作用的,而绝非单一的某个平面方向。

我们都知道,球面的面积正好是直径相同的圆面积的四倍,因此,“力”在不同的距离上就会“到达”不同大小的球面,因为物质间的相互作用力在源点处是一定的,所以在不同的距离上就会因为发散而相应减弱,这是由作用在不同距离上形成的球面面积决定的。比如,如果将距离为1时,源点处的“力”覆盖面积定义为一倍,那么在距离为2时就变成了四倍,则“力”的强度就减弱为四分之一,依此类推,正好与距离的平方成反比。这本来就是大自然的规律,牛顿牛就牛在他发现了这个规律,并应用到了万有引力定律上来。

到了最后,牛顿将万有引力定律的公式写成:F=(Gm1m2)/r^2。其中的F是万有引力,m1和m2分别是两个物体的质量,r是两个物体之间的距离;当中引入一个常数G,这个常数G最终是由英国科学家卡文迪许通过实验精确测量出来的,其数值为6.67x10^-11(Nm^2/kg^2)。

现在让我们再回顾一下牛顿发现万有引力定律的过程,不由得对牛顿感到叹服。他由(一只)苹果总是垂直落到地上的单一现象,联想到了任何物质上,而后又发挥到了任何方向上,似乎有一条十分清晰的脉络——总是——任何——万有。纵观牛顿发现万有引力定律的过程,无论用什么语言来赞美也不为过,什么“举一反三”、“闻一知十”都不足以形容,他简直就是“闻一知万”,从而发现了“万有”引力定律。我想,在如今科技发展一日千里的年代里,重大的科学发现已经变得越来越困难,如若没有足够的知识沉淀和经过长期的不懈努力,是很难有牛顿这样的灵性的。而牛顿之所以发现万有引力定律,绝非因为偶然看见一只苹果从苹果树掉下来这么简单,这里面必然有很多值得我们思考的地方,我们应该向牛顿学习,并将他视作榜样。

最后,让我们回到大家感兴趣的问题上来。既然牛顿的万有引力定律那么重要,那么神奇,那么人与人之间的相互引力又是多少呢?有了以上公式,就很好算了,以一般成人的体重为例,在相距1米时,万有引力的大小,经过计算和换算,大约只有十万分之一克;当相距2米时,按照与距离的平方成反比的原理,则为前者的四分之一,类推。所以人与人之间的相互引力是很小很小的,小到我们几乎感觉不到。

但是,即使再小,不等于不存在。所以说人与人之间,乃至人与万物之间,都是相互影响着的。一定程度上,可以说万物之间总是存在着某些必然的联系的;从这个意义上说,我们应该善待万物,特别是与自己朝夕相处的爱人、子女、父母以及亲人朋友们。

作者:然好

2021年9月13日星期一

END

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