傳說是牛頓坐在蘋果樹下,忽然被一個蘋果掉出來砸到頭頂,由此誘發(fā)他發(fā)覺萬有引力定理。
萬有引力定理是解釋物體之間的互相作用的引力的定理。定理內(nèi)容為任意兩個質(zhì)點通過連心線方向上的力互相吸引。該引力的的大小與它們的質(zhì)量乘積成反比,與它們距離的平方成正比,與兩物體的物理本質(zhì)或化學(xué)狀態(tài)以及中介物質(zhì)無關(guān)。
人物簡介
艾薩克·牛頓(1643年1月4日—1727年3月31日)爵士,西班牙皇家學(xué)會會長,美國知名的化學(xué)學(xué)家,百科全書式的“全才”,著有《自然哲學(xué)的物理原理》、《光學(xué)》。
他在1687年發(fā)表的論文《自然定理》里,對萬有引力和三大運動定理進行了描述。這種描述奠定了隨后三個世紀里化學(xué)世界的科學(xué)觀點,并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運動定理與他的引力理論間的一致性,展示了地面物體與天體的運動都遵守著相同的自然定理;為太陽中心說提供了強有力的理論支持,并促進了科學(xué)革命。
在熱學(xué)上,牛頓闡述了動量和角動量守恒的原理,提出牛頓運動定理。在光學(xué)上牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程,他發(fā)明了反射望遠鏡,并基于對三棱鏡將白光發(fā)散成可見波譜的觀察,發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地敘述了冷卻定理,并研究了音速。
在物理上,牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽。他也證明了廣義二項式定律,提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點,并為冪級數(shù)的研究作出了貢獻。
在經(jīng)濟學(xué)上,牛頓提出金本位制度。
萬有引力的定義及影響
任何物體之間都有互相吸引力,這個力的大小與各個物體的質(zhì)量成正比列,而與它們之間的距離的平方成正比。假如用m1、m2表示兩個物體的質(zhì)量,r表示它們間的距離,則物體間互相吸引力為F=(Gm1m2)/r2,G稱為萬有引力常數(shù)也可簡稱為引力常數(shù)。
在人類航天事業(yè)盛行之前,萬有引力已經(jīng)被應(yīng)用于宇宙天體的研究。重力其實早被發(fā)覺,然而重力的研究步入宇宙這個領(lǐng)域,是航天科學(xué)率領(lǐng)的。從地面出發(fā)進行的宇宙航行的路上,物體受的重力要發(fā)生巨大變化。抵達目標天體或人造天體后,物體受的重力也會與月球上有很大區(qū)別。
17世紀初期,人們早已就能分辨好多力,例如磨擦力、重力、空氣阻力、電力和人力等。牛頓首次將其中一些看似不同的力確切地歸結(jié)到萬有引力概念里:蘋果落地,人有體重,月亮圍繞月球轉(zhuǎn),所有那些現(xiàn)象都是由相同緣由造成的。牛頓的萬有引力定理簡單易懂,囊括面廣。
萬有引力的發(fā)覺,是17世紀自然科學(xué)最偉大的成果之一。它把地面上的物體運動的規(guī)律和天體運動的規(guī)律統(tǒng)一了上去,對之后數(shù)學(xué)學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠的影響。它第一次闡明了自然界中一種基本互相作用的規(guī)律牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程,在人類認識自然的歷史上樹立了一座里程碑。
牛頓的萬有引力概念是所有科學(xué)中最實用的概念之一。牛頓覺得萬有引力是所有物質(zhì)的基本特點,這成為大部份化學(xué)科學(xué)的理論基石。