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关于重力的20个你不知道的事

牛顿眼中那颗苹果,以及爱因斯坦研究的焦点——引力,比你想象的要弱,也比你想象的要奇特。

作者:Bill Andrews
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图片来源:Alison Mackey/Discover;苹果,Thinkstock

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1. 《星球大战》中的欧比旺·克诺比说,原力“环绕着我们,渗透着我们;它维系着整个银河系”。他本可以谈论引力。它的吸引特性确实将银河系维系在一起,而且它还“渗透”着我们,从物理上穿过我们,让我们紧贴地球。

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2. 与有光明面和黑暗面的原力不同,引力没有两面性;它只吸引,从不排斥。

3. NASA正在努力开发能够移动物体的牵引光束,从而产生一种可以克服引力的吸引力。

4. 游乐园乘骑和国际空间站的乘客体验的是微重力——错误地称为零重力——因为它们以与交通工具相同的速度下落。

5. 一个在地球上重150磅的人,如果能站在木星上,那么在这个巨大的气态巨行星上,他的体重将高达354磅。质量越大,引力越强。

6. 要摆脱地球的引力束缚,物体必须以每秒7英里的速度前进,这是我们行星的逃逸速度。

7. 引力是四种基本力中最弱的一种。其他三种是电磁力;弱核力,它控制着原子如何衰变;以及强核力,它将原子核结合在一起。

8. 一个硬币大小的磁铁就足以用电磁力克服地球的所有引力,吸附在冰箱上。

9. 一个苹果并没有砸到艾萨克·牛顿的头,但它确实让他思考:让苹果落地的力是否影响着月球绕地球的运动。

10. 牛顿眼中的那个苹果,最终催生了科学中的第一个平方反比定律,即F = G * (mM)/r2。这意味着距离两倍远的物体所产生的引力只有四分之一。

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11. 引力的平方反比定律也意味着引力作用的范围在技术上是无限的。哇哦。

12. 引力还有一个定义——意为沉重或严肃——这个词源于拉丁语gravis,意为“沉重的”。

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13. 引力以相同的速率加速所有物体,与重量无关。如果你从屋顶上同时扔下两个大小相同但重量不同的球,它们会同时落地。较重物体更大的惯性抵消了它可能拥有的对较轻物体的任何速度优势。

14. 爱因斯坦的广义相对论首次将引力视为时空——即宇宙物理形态的“织物”——的扭曲。

15. 任何有质量的物体都会扭曲其周围的时空。2011年,NASA的引力探测器B实验表明,地球对周围宇宙的拉扯作用就像一个在糖浆中旋转的木球,正如爱因斯坦预测的那样。

16. 当一个大质量物体扭曲其周围时空时,有时会像玻璃透镜一样改变经过它的光线的路径。引力透镜可以有效地放大遥远的星系,或将其光线扭曲成奇怪的形状。

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17. “三体问题”,即确定在仅受引力影响下三个相互绕转的物体可能采取的所有运动模式,已困扰物理学家300年。迄今为止,他们只发现了16种解决方案——其中13种是在今年3月刚刚发现的。

18. 尽管其他三种基本力与量子力学(研究微观世界的科学)相安无事,但引力却顽固地与它不兼容;量子方程在试图包含引力时会失效。如何调和这两种完全准确但相互矛盾的宇宙描述,是物理学最大的问题之一。

19. 为了更好地理解引力,科学家们正在寻找引力波——由黑洞碰撞和恒星爆炸等事件产生 Thus, in space-time, according to Amber Stuver, a physicist at Louisiana’s Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO)。

20. 一旦LIGO的研究人员成功探测到引力波,他们就能以前所未有的方式用它们来观测宇宙。“每一次我们以新的方式观察宇宙时,”Stuver说,“它都会彻底改变我们对宇宙的理解。”说得真有分量。

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