因为地球有吸引力,所以,任何生活在地球上的生物都不会向地球外掉下去。
引力是质量的固有本质之一。每一个物体必然与另一个物体互相吸引。尽管引力的本质还有待于确定,但人们早已觉察到了它的存在和作用。接近地球的物体,无一例外地被吸引朝向地球质量的中心。因为在地球表面上的任何物体,与地球本身的质量相比,实在是微不足道的。
假如地球表面完全为自由流动的液态水所覆盖,那么这种液体水的表面呈现一个扁球体,在两极稍平,而在赤道膨胀,这在前边已经作了简要的叙述。这个理想的形状,称为地球体,它将完美地同全部的重力、转动力相平衡。
牛顿定律对于引力的表达是重力遵循的基础。众所周知,该定律的基本表述为:m1与m2这两个质点之间的引力,正比于二者质量的乘积,反比于这两个质点中心之间距离的平方,如果说此处的F为作用在m2上的力,那么R1为从m1指向m2的
单位向量,r是m1与m2之间的距离,而A是万物有
引力常数。加上负号表示着力是互相吸引的。
很明显,引力是存在于自然界中强度最小的相互作用力。最近还发现,A的数值也不是常数,而是随着时间有缓慢的减少。它的这种变化,是由许多原因造成的,其中之一被认为是由于地球半径随着时间而增加,这样反过来,又必将对地球的发展历史带来深刻的影响。可是,所得出的A值变化速率是如此之小,以至于它在整个地球演化过程中,即在几十亿年的时间内,其变化速率只大约为1%,所以在实际应用上并无什么真正的价值。
早在牛顿发现
万有引力定律以前,已经有许多科学家严肃认真的考虑过这个问题。比如开普勒就认识到,要维持行星沿椭圆轨道运动必定有一种力在起作用,他认为这种力类似磁力,就像磁石吸铁一样。1659年,惠更斯从研究摆的运动中发现,保持物体沿圆周轨道运动需要一种
向心力。胡克等人认为是引力,并且试图推到引力和距离的关系。1664年,胡克发现
彗星靠近太阳时轨道弯曲是因为太阳引力作用的结果;1673年,惠更斯推导出向心力定律;1679年,胡克和
哈雷从向心力定律和
开普勒第三定律,推导出维持行星运动的万有引力和距离的平方成反比。
牛顿自己回忆,1666年前后,他在老家居住的时候已经考虑过万有引力的问题。最有名的一个说法是:在假期里,牛顿常常在花园里小坐片刻。有一次,象以往屡次发生的那样,一个苹果从树上掉了下来。
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