萬有引力定律　　

   萬有引力定律：自然界中任何兩個物體都是相互吸引的，引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比。

概述　　

   萬有引力定律是牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中首先提出的。牛頓利用萬有引力定律不僅說明了行星運(yùn)動規(guī)律，而且還指出木星、土星的衛(wèi)星圍繞行星也有同樣的運(yùn)動規(guī)律。他認(rèn)為月球除了受到地球的引力外，還受到太陽的引力，從而解釋了月球運(yùn)動中早已發(fā)現(xiàn)的二均差，出差等。另外，他還解釋了彗星的運(yùn)動軌道和地球上的潮汐現(xiàn)象。根據(jù)萬有引力定律成功地預(yù)言并發(fā)現(xiàn)了海王星。萬有引力定律出現(xiàn)后，才正式把研究天體的運(yùn)動建立在力學(xué)理論的基礎(chǔ)上，從而創(chuàng)立了天體力學(xué)。簡單的說，質(zhì)量越大的東西產(chǎn)生的引力越大,這個力與兩個物體的質(zhì)量均成正比，與兩個物體間的距離平方成反比。地球的質(zhì)量產(chǎn)生的引力足夠把地球上的東西全部抓牢。

詳細(xì)內(nèi)容　　

   兩個可看作質(zhì)點(diǎn)的物體之間的萬有引力，可以用以下公式計(jì)算：F=G·m1·m2/r^2,即 萬有引力等于引力常量乘以兩物體質(zhì)量的乘積除以它們距離的平方。其中G代表引力常量，其值約為6.67×10^(-11 )單位 N·㎡ /kg^2。為英國物理學(xué)家、化學(xué)家亨利·卡文迪許通過扭秤實(shí)驗(yàn)測得。

   兩個通常物體之間的萬有引力極其微小，我們察覺不到它，可以不予考慮。比如，兩個質(zhì)量都是60千克的人，相距0.5米，他們之間的萬有引力還不足百萬分之一牛頓，而一只螞蟻拖動細(xì)草梗的力竟是這個引力的1000倍！但是，天體系統(tǒng)中，由于天體的質(zhì)量很大，萬有引力就起著決定性的作用。在天體中質(zhì)量還算很小的地球，對其他的物體的萬有引力已經(jīng)具有巨大的影響，它把人類、大氣和所有地面物體束縛在地球上，它使月球和人造地球衛(wèi)星繞地球旋轉(zhuǎn)而不離去。

　　重力，就是由于地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的。但是需要注意的是，因?yàn)榈厍蛟谧赞D(zhuǎn)，除了在南極北極端點(diǎn)，在地球上任意一點(diǎn)的物體，其重力并不等于萬有引力。此時可看作繞地球的向心力和重力合成萬有引力。由于繞地球自轉(zhuǎn)的向心力遠(yuǎn)小于重力，故一般就認(rèn)為重力就略等于萬有引力了，其實(shí)重力是略小于萬有引力的，只有在南北極物體繞地球自轉(zhuǎn)的向心力為零時，重力才等于萬有引力。

　　重力和萬有引力的方向不同，重力是豎直向下，萬有引力是指向地心，豎直向下和指向地心是不同的，不能混淆。

　　任意兩個物體或兩個粒子間的與其質(zhì)量乘積相關(guān)的吸引力。自然界中最普遍的力。簡稱引力。在粒子物理學(xué)中則稱引力相互作用和強(qiáng)力、弱力、電磁力合稱4種基本相互作用。引力是其中最弱的一種，兩個質(zhì)子間的萬有引力只有它們間的電磁力的1/1035 ，質(zhì)子受地球的引力也只有它在一個不強(qiáng)的電場1000伏/米的電磁力的1/1010。因此研究粒子間的作用或粒子 在電子顯微鏡和加速器中運(yùn)動時，都不考慮萬有引力的作用 。一般物體之間的引力也是很小的，例如兩個直徑為 1米的鐵球，緊靠在一起時，引力也只有1.14×10^(-3)牛頓，相當(dāng)于0.03克的一小滴水的重量。但地球的質(zhì)量很大，這兩個鐵球分別受到4×104牛頓的地球引力 。所以研究物體在地球引力場中的運(yùn)動時，通常都不考慮周圍其他物體的引力。天體如太陽和地球的質(zhì)量都很大，乘積就更大，巨大的引力就能使龐然大物繞太陽轉(zhuǎn)動。引力就成了支配天體運(yùn)動的唯一的一種力。恒星的形成，在高溫狀態(tài)下不彌散反而逐漸收縮，最后坍縮為白矮星、中子星和黑洞 ， 也都是由于引力的作用，因此引力也是促使天體演化的重要因素。

簡單涵義:　

    牛頓并不是發(fā)現(xiàn)了重力，他是發(fā)現(xiàn)重力是「萬有」的。每個物體都會吸引其他物體，而這股引力的大小只跟物體的質(zhì)量與物體間的距離有關(guān)。牛頓的萬有引力定律說明，每一個物體都吸引著其他每一個物體，而兩個物體間的引力大小，正比于這它們的質(zhì)量，會隨著兩物體中心連線距離的平方而遞減。牛頓為了證明只有球形體可把「球的總質(zhì)量集中到球的質(zhì)心點(diǎn)」來代表整個球的萬有引力作用的總效果而發(fā)展了微積分。然而不管距離地球多遠(yuǎn)，地球的重力永遠(yuǎn)不會變成零，即使你被帶到宇宙的邊緣，地球的重力還是會作用到你身上，雖然地球重力的作用可能會被你附近質(zhì)量巨大的物體所掩蓋，但它還是存在。不管是多小還是多遠(yuǎn)，每一個物體都會受到引力作用，而且遍布整個太空，正如我們所說的「萬有」。

量子力學(xué)的解釋　　

    我們知道，由光子是物質(zhì)的基本粒子來看，物質(zhì)的構(gòu)成本身沒有意義，如果物質(zhì)不能夠與環(huán)境中的其它光子信息相互作用，它就不能將自己的能量、存在形式、表達(dá)給自然界，自己就是以純暗物質(zhì)的形式存在，盡管自己的壽命表現(xiàn)為無限長久，但是對環(huán)境、對自己沒有意義，只有它不斷與環(huán)境的其它光子信息相互作用光子能量，才能將自己的能量、質(zhì)量表現(xiàn)出來，自己的光子信息才能變化，自己才能由生長到死亡，才能有自己存在的意義；這就是說任何物質(zhì)，只要它存在，它就會不斷地與環(huán)境中的其它光子信息相互作用，這樣，物質(zhì)的存在，各種作用力的存在，事實(shí)上，是通過自己周圍的光子信息場完成的。

　　存在物質(zhì) A ，是物質(zhì) A 不斷與環(huán)境作用光子信息能量，而表現(xiàn)自己的質(zhì)量，當(dāng)物質(zhì) B 存在的時候，由于 B 也要不斷與環(huán)境的光子信息相互作用，這 B 就不同程度地影響了 A 周圍的光子信息內(nèi)容，從宏觀的角度來看，是 B 擋住了來自 A 周圍的光子信息，改變了 A 周圍的光子信息場，從大的方面來看，是來自于左方的光子信息能量要多一些，來自于 A 的右方光子信息能量要少一些，宏觀表現(xiàn)為 B 對 A 有一個作用力，這個作用力，是所有物質(zhì)共有的，稱為萬有引力。

　　也可以說成是，由于 B 的存在，導(dǎo)致了 A周圍的光子信息力場的形狀發(fā)生了變化，這個力場的形狀發(fā)生了變化，本來沒有 B 的時候，物體 A 是一種平衡狀態(tài)，有了 B 以后，光子信息的力場發(fā)生了變化，物體 A 的作用力，由于平衡變成了不平衡，人們自然會說，這是物體 B 存在的結(jié)果，是物體B 對A的作用力。

　　四種基本相互作用力的完全統(tǒng)一理論的解釋：

　　萬有引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力這四種作用力是統(tǒng)一的，它們都是由一種基本粒子的振動波來傳遞的，只是波的形式不同。任一質(zhì)點(diǎn)（物質(zhì)）都使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的動量減少（波長拉長）并向外傳遞形成（萬有）引力場；電子（電荷）使與其碰撞的這種基本粒子徑向振動的橫向上增加動量并向外傳遞形成靜電場；運(yùn)動的電荷（電流）使與其碰撞的這種基本粒子在原徑向振動狀態(tài)上增加了兩個垂直其徑向方向的動量并向外傳遞形成電磁場；強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力是這種基本粒子徑向振動對粒子產(chǎn)生的壓力與電磁力、引力的共同作用。

　　任意兩質(zhì)點(diǎn)（由基本粒子構(gòu)成的物質(zhì)）在各方向上都受到力基子的碰撞，碰撞的頻率非常高，因質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于力基子的質(zhì)量，其中有一些力基子在非常短的時間內(nèi)會被擠帖在質(zhì)點(diǎn)上（可以又被擠掉重新受到力基子的碰撞獲得動量），于是質(zhì)點(diǎn)周圍的力基子波的波長被拉長，碰撞頻率降低，壓力降低。在質(zhì)點(diǎn)外側(cè)兩質(zhì)點(diǎn)距離以外的地方，力基子波的頻率大于內(nèi)側(cè)頻率，所以內(nèi)側(cè)壓力小于外側(cè)壓力，表現(xiàn)兩質(zhì)點(diǎn)相互吸引，即萬有引力。

　　引力的大小與兩質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量之積成正比與其之間距離的平方成反比（力基子波在兩質(zhì)點(diǎn)之間連線上碰撞傳遞時，每一次傳遞都受到系統(tǒng)能量的恢復(fù)使波長逐漸增加，可通過積分計(jì)算出與其之間距離的平方成反比）

　　力基子之間不吸引，原因?yàn)樗亲钚〉?、質(zhì)量相等的基本粒子，只能通過相互碰撞運(yùn)動傳遞能量（力），不吸收能量，除非把它壓成一個更大的結(jié)構(gòu)粒子。

　　質(zhì)量大的物體“吸收”力基子波的能量大，它周圍的壓力比質(zhì)量小的物體周圍壓力更低，所以一大一小

　　兩物體在引力的作用下，小質(zhì)量物體比大質(zhì)量物體相向運(yùn)動速度快，符合公式F=ma

萬有引力傳播的媒介子——“引力子”　　

    1913年，偉大的物理學(xué)家愛因斯坦提出了萬有引力場論。愛因斯坦認(rèn)為任何帶有質(zhì)量的物體周圍都存在有引力場，引力場是通過引力波來傳播的，引力波像電磁波那樣通過媒介子傳播，我們都知道電磁波是通過光子來傳播能量的，因此它的媒介子是光子，引力波在傳播能量的過程中，同樣有媒介子的作用，愛因斯坦把這一媒介子稱之為引力子。引力子以光速傳播，它的質(zhì)量與光子一樣為0。

　　經(jīng)過這么多年的探索，人們一直沒能在宇宙中發(fā)現(xiàn)它的蹤影，現(xiàn)在我們沒有足夠的證據(jù)證明它的存在，也沒有足夠的證據(jù)否認(rèn)它的存在。因此，探索引力子是否存在成為科學(xué)界的一大難題。

　　雖然引力子在宇宙中無處不在，但探索之路仍然是舉步維艱。有學(xué)者認(rèn)為，引力之微弱表明，其媒介子引力子幾乎不與其它的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，這是我們長期探測不到它的原由，這個理由雖然很有說服力，但也不足以證明引力子是存在的事實(shí)。

　　試圖找到一種更有說服力的方法，就是證明引力波的存在，從而間接的證明引力子的存在。如果可以證明宇宙中有引力波存在，那么引力波必定有與之對應(yīng)的媒介子引力子來傳遞能量。

　　引力波在宇宙中是普遍存在的，星體的加速旋轉(zhuǎn)，相撞，吞并等都可以使引力場發(fā)生擾動并產(chǎn)生引力波，但由于引力波與引力子一樣很難與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，以至于至今我們無法探測它的存在，只能間接地通過觀測行星發(fā)生引力輻射，而導(dǎo)致周期的變化證實(shí)它的存在。

　　引力輻射是引力波的另一種稱呼，它是指引力波從星體或星系中輻射出來的現(xiàn)象，如果證明了引力輻射的存在就等于證實(shí)了引力波的存在。

　　為什么這樣說呢？

　　引力輻射是一種能量的輻射。假如一個行星圍繞恒星運(yùn)動，恒星的旋轉(zhuǎn)會伴隨有引力輻射的發(fā)生，使得行星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道發(fā)生變化，其主要變化特征表現(xiàn)在行星運(yùn)動周期的減小，如果行星的運(yùn)動周期減小，那么就能說明引力輻射的發(fā)生。

　　這一現(xiàn)象在1974年，被赫爾斯和泰勒二人所證實(shí)。他們對脈沖雙星PSR1913+16進(jìn)行觀測，發(fā)現(xiàn)它們的公轉(zhuǎn)周期變小率為（-2.40+-0.09）*10^-12，這個數(shù)值與廣義相對論的計(jì)算符合的很好，廣義相對論的預(yù)言值為（-2.403+-0.002）*10^-12，這一點(diǎn)充分證明了引力輻射的存在。

　　引力輻射的存在，意味著引力波在宇宙中是存在的，并且無所不在。同時也證明了引力波的媒介子引力子的存在。

　　通過這些論斷，可以證明引力子在宇宙中是必定存在的，只不過我們無法探測到。引力子的無法探測性，其實(shí)并不影響我們尋求量子引力理論，因?yàn)榱孔右碚摻⒌幕A(chǔ)是場，而不是粒子。

相對論的解釋:

　　其實(shí)引力是不存在的?；蛘哒f引力只是這種現(xiàn)象的一種解釋而已。它不同于其他力。

　　“引力”其實(shí)是時空扭曲的表現(xiàn)，舉一個二維的例子：一張繃直的橡皮筋網(wǎng)

　　1.放上兩個質(zhì)量不一，體積相同的球，網(wǎng)扭曲了

　　2.在1的基礎(chǔ)上，讓一個球在橡皮筋網(wǎng)上作勻速直線運(yùn)動，直線與（同一個）球的位置距離越近，軌跡彎曲越大

　　3.在2的基礎(chǔ)上，讓一個球在橡皮筋網(wǎng)上作勻速直線運(yùn)動接近兩個質(zhì)量不等的球，直線與兩個球的距離相同，經(jīng)過質(zhì)量大的球，軌跡彎區(qū)大

　　2跟3說明的現(xiàn)象與引力相似，而且也有質(zhì)量越大、距離越小，引力越大

　　物體由于慣性沿直線運(yùn)動，但在扭曲的空間運(yùn)動，表現(xiàn)出來就是受到引力影響

　　事實(shí)上，引力扭曲的是四維時空。

　　還有一個例子：光經(jīng)過大質(zhì)量天體時會扭曲，但引力不能作用于光，所以解釋就是光沿直線傳播，在扭曲的時空中運(yùn)動，就會扭曲。但光還是沿直線傳播

　　事實(shí)上，萬有引力從牛頓力學(xué)角度來說是力，從相對論來說是時空彎曲的表現(xiàn)。