欢迎访问 中国历史故事网www.gs5000.cn
当前位置: 网站首页 > 文化故事 > 科学技术 >

牛顿和万有引力定律的故事

发布时间:2014-12-08 21:05:44 来源:中国历史故事网 点击:
  任何两个物体之间都存在相互吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间,称为万有引力。
  
  牛顿发现万有引力的原因很多,主要为以下几点:首先是科学发展的要求。
  
  在牛顿之前,有很多天文学家在对宇宙中的星星进行观察。
  
  开普勒对这些观测结果进行了分析总结,得到开普勒三定律:(1)所有行星都绕太阳做椭圆运行,太阳在所有椭圆的公共焦点上;(2)行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积;(3)所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
  
  开普勒三定律是不容置疑的,但为什么会这样呢?是什么让它们做加速不为零的运动?
  
  牛顿经过研究思考解决了这个问题:物体之间存在万有引力。
  
  当然,他发现万有引力定律是一个漫长而曲折的过程。
  
  其次是个人原因。牛顿发现万有引力定律,虽然是科学发展的要求,生产力发展的原因,但我们不能忽略牛顿本人的一些因素——聪明,勤于思考,拥有一定的知识量。
  
  据《物理学史》记载,牛顿在发现万有引力定律的那一段时间,真正地废寝忘食(每天魂不守舍,在食堂吃饭,饭碗在前,他在发呆。去食堂吃饭,却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时,看见了一些古怪的算式和符号)。
  
  1669年,他年仅26岁,就担任了剑桥的数学教授,1672年当选为英国皇家学会会员。
  
  英国皇家学会不是一般人能进去的,那是科学研究中心,里面都是一流的科学家。
  
  1666年,23岁的艾萨克·牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。看到他白皙的皮肤和金色的长发,很多人以为他还是个孩子。他身体瘦小,沉默寡言,性格严肃,这使人们更加相信他还是个孩子。他那双锐利的眼睛和整天写满怒气的表情更是拒人于千里之外。
  
  黑死病席卷了伦敦,夺走了很多人的生命,那确实是段可怕的日子。
  
  大学被迫关闭,像艾萨克·牛顿这样热衷于学术的人只好返回安全的乡村,期待着席卷城市的病魔早日离去。
  
  在乡村的日子里,牛顿一直被这样的问题困惑:是什么力量驱使月球围绕地球转,地球围绕太阳转?为什么月球不会掉落到地球上?为什么地球不会掉落到太阳上?
  
  坐在姐姐的果园里,牛顿听到熟悉的声音,“咚”的一声,一只苹果落到草地上。
  
  他急忙转头观察第二只苹果落地。第二只苹果从外伸的树枝上落下,在地上反弹了一下,静静地躺在草地上。
  
  苹果落地虽没有给牛顿提供答案,但却激发这位年轻的科学家思考一个新问题:苹果会落地,而月球却不会掉落到地球上,苹果和月亮之间存在什么不同呢?
  
  第二天早晨,天气晴朗,牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋,皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球,然后越来越快,最后小球就径直抛出。
  
  牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。
  
  两种力量作用于小球,这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。
  
  同样,也有两种力量作用于月球,即月球运行的“推动力”和“重力”的拉力。
  
  正是在重力作用下,苹果才会落地。牛顿首次认为,重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力,有可能是普遍存在的吸引力,不但适用于硕大的天体之间,而且适用于各种体积的物体之间。www.gs5000.cn
  
  苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是万有引力作用的结果。人们普遍认为,适用于地球的自然定律与太空中的定律大相径庭。
  
  牛顿的万有引力定律沉重打击了这一观点,它告诉人们,支配自然和宇宙的法则是很简单的。牛顿推动了引力定律的发展,指出万有引力不仅仅是星体的特征,也是所有物体的特征。作为所有最重要的科学定律之一,万有引力定律及其数学公式已成为整个物理学的基石。
  
  当时牛顿提出了万有引力理论,得出万有引力的公式,F=Gm1m2/r2。因为公式中的“G”数值实在太小了,直到1798年英国物理学家卡文迪许利用着名的卡文迪许扭秤(即卡文迪许实验)才较精确地测出了引力恒量的数值。万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。
  
  牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外,他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。
  
  根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学。简单地说,质量越大的东西产生的引力越大,地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。
  
  17世纪早期,人们已经能够区分很多力,比如摩擦力、重力、空气阻力、电力和人力等。牛顿首次将这些看似不同的力准确地归结到万有引力概念里:苹果落地,人有体重,月亮围绕地球转,所有这些现象都是由相同原因引起的。牛顿的万有引力定律简单易懂,涵盖面广。牛顿的万有引力概念是所有科学中最实用的概念之一。牛顿认为万有引力是所有物质的基本特征,这成为大部分物理科学的理论基石。
相关文章推荐:
  • 女娲造人的神话故事
  • 女娲补天的神话故事
  • 鲁迅的故事 鲁迅小故事七则
  • 耶稣的故事
  • 十二生肖的神话故事
  • 四大民间故事
  • “年”的传说故事
  • 牛郎织女的神话故事
  • 毛泽东的故事
  • 项羽与虞姬的凄美爱情故事
    顶一下
    (0)
    0%
    踩一下
    (0)
    0%
    推荐