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小學科普:為什麼引力、電荷作用力與距離平方成反比 2011-06-27 16:01:48

小學的時候,讀了一本科普,說有人去問牛頓:“如果太陽引力大小與距離平方成反比,那麼行星軌道應該是什麼形狀?” 牛頓不叫思索的回答:“橢圓”。因為他其實已經就這個問題計算過了。

 

可見在牛頓提出萬有引力定律之前,當時的英國科學界就已經猜到引力的平方反比關係。這個平方反比來自於一個簡單的直覺:所謂力場線的概念。從引力源的核心向各個方向射出一道道力線,顯然離中心越遠,力線越稀。由於球面積為 4*pi*r^2,力場強度就與距離平方成反比。這跟光的強度與離點光源距離平方成反比是一個道理。

 

從現代物理的觀點,物體之間的作用是通過交換虛擬粒子完成,這個力與距離的變化關係取決於虛擬粒子的質量。只有當虛擬粒子的質量為0的時候,與距離平方成反比才是正確的答案。

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