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小学科普:为什么引力、电荷作用力与距离平方成反比 2011-06-27 16:01:48

小学的时候,读了一本科普,说有人去问牛顿:“如果太阳引力大小与距离平方成反比,那么行星轨道应该是什么形状?” 牛顿不叫思索的回答:“椭圆”。因为他其实已经就这个问题计算过了。

 

可见在牛顿提出万有引力定律之前,当时的英国科学界就已经猜到引力的平方反比关系。这个平方反比来自于一个简单的直觉:所谓力场线的概念。从引力源的核心向各个方向射出一道道力线,显然离中心越远,力线越稀。由于球面积为 4*pi*r^2,力场强度就与距离平方成反比。这跟光的强度与离点光源距离平方成反比是一个道理。

 

从现代物理的观点,物体之间的作用是通过交换虚拟粒子完成,这个力与距离的变化关系取决于虚拟粒子的质量。只有当虚拟粒子的质量为0的时候,与距离平方成反比才是正确的答案。

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