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    引力

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    在物理學中,引力(來自拉丁語 gravitas 'weight')是一種基本的相互作用,它會導致所有具有質量或能量的事物之間相互吸引。 引力是迄今為止四種基本相互作用中最弱的一種,大約比強相互作用弱 1038 倍,比電磁力弱 1036 倍,比弱相互作用弱 1029 倍。 因此,它在亞原子粒子水平上沒有顯著影響。 然而,引力是宏觀尺度上物體之間最重要的相互作用,它決定著行星、恒星、星系甚至光的運動。

    在地球上,重力賦予物理物體重量,而月球的引力導致海洋中的月下潮汐(相應的對映潮汐是由地球和月球相互繞行的慣性引起的)。 引力還具有許多重要的生物功能,有助于通過向地性過程引導植物生長,影響多細胞生物體內的體液循環。 對失重影響的調查表明,重力可能在人體內的免疫系統功能和細胞分化中發揮作用。

    宇宙中原始氣態物質之間的引力吸引使其結合并形成恒星,最終凝結成星系,因此引力是宇宙中許多大型結構的原因。 引力的范圍是無限的,盡管它的效果會隨著物體離得越遠而變弱。

    引力最準確的描述是廣義相對論(阿爾伯特·愛因斯坦于 1915 年提出),它描述引力不是一種力,而是時空的曲率,由質量分布不均引起,并導致質量沿測地線移動 線。 這種時空曲率的最極端例子是黑洞,一旦穿過黑洞的事件視界,任何東西——甚至光——都無法從中逃脫。 然而,對于大多數應用,萬有引力可以很好地近似于牛頓萬有引力定律,該定律將引力描述為一種使任何兩個物體相互吸引的力,其大小與它們的質量的乘積成正比,與 它們之間距離的平方:F = G m 1 m 2 r 2 , {\displaystyle F=G{\frac {m_{1}m_{2}}{r{2}}},} 其中 F 是力,m1 和 m2 是相互作用的物體的質量,r 是質心之間的距離,G 是萬有引力常數。

    當前的粒子物理學模型表明,宇宙中最早的引力實例,可能以量子引力、超引力或引力奇點的形式,以及普通的空間和時間,在普朗克時代(距今 10-43 秒)發展起來 宇宙的誕生),可能以目前未知的方式來自原始狀態,例如假真空、量子真空或虛擬粒子。 科學家們目前正在努力發展一種與量子力學一致的引力理論,一種量子引力理論,它將允許引力與物理學的其他三種基本相互作用結合在一個共同的數學框架(萬物理論)中。

    歷史

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    古代世界

    古代學者廣泛探索了引力的性質和機制。 在希臘亞里士多德認為物體落向地球是因為地球是宇宙的中心,并吸引了宇宙中的所有質量。 他還認為墜落物體的速度應該隨著重量的增加而增加,這個結論后來被證明是錯誤的。 雖然亞里士多德的觀點在整個古希臘被廣泛接受,但還有其他思想家如普魯塔克正確地預測到引力并不是地球獨有的。

    古希臘哲學家阿基米德雖然不明白引力是一種力,但還是發現了三角形的重心。 他還假設,如果兩個相等的重物沒有相同的重心,那么這兩個重物的重心將位于它們重心連線的中間。

    引力

    在印度,數學家兼天文學家 Aryabhata 首先確定了引力,以解釋為什么物體不會被行星自轉的離心力驅離地球。 后來,在公元 7 世紀,Brahmagupta 提出引力是一種將物體吸引到地球的吸引力的觀點,并使用 gurutvākar?a? 一詞來描述它。

    在古代中東,重力是一個激烈爭論的話題。 波斯知識分子 Al-Biruni 認為引力并非地球獨有,他正確地假設其他天體也應該施加引力。 相反,Al-Khazini 與亞里士多德持有相同的立場,即宇宙中的所有物質都被吸引到中心。

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