物理的自学,第二篇:万有引力,苹果落地与行星绕日的秘密
说真的,我不太关心牛顿是不是被苹果砸了。你想啊,他那时候穿得厚,帽子又挺宽,砸一下能咋地?但你说那颗苹果为什么往下掉,不往上飘?——这个问题啊,就值一个诺贝尔(好吧,当时还没诺贝尔)。
所以今天,我们不聊水果。我们聊——引力。宇宙间所有东西都互相拉扯,不是那种你想的男女之间的拉扯,是我在这边躺着不动,也得跟月亮谈谈力那种拉扯。
别笑,真的是这样。
行星是被拽着在跳舞,真的
你看天上的星星,好像没事儿似的在那儿挂着。其实它们在“狂飙”。地球围着太阳转,月亮围着地球转,像一群约好了不睡觉的孩子在宇宙操场上玩套圈圈,拉着不让走。
而这个“拉着不让走”的,就是引力。万有引力。
万有引力公式其实很简单,但说出来你可能想扔笔:
F = G * (m₁ * m₂) / r²
哦嚯,看上去是不是像什么神秘咒语?别急,我翻译给你听:
• F 是引力的大小,单位牛顿,别误会,不是牛顿本人;
• G 是一个“非常小”的常数,叫万有引力常数,就像这锅粥得放盐,但只放那么一撮;
• m₁ 和 m₂ 是两个物体的质量,比如你和地球;
• r 是你俩之间的距离的平方,这个平方很有意思,等等说。
这个公式的重点是:质量越大,引力越大;距离越远,引力就剧减,像失恋一样说没就没。
苹果掉地是地球在“求你别走”
为什么苹果掉地上?地球在用引力说:“来吧宝贝,回到我怀里。”
这不是一句诗,这是物理定律。苹果质量不大,但地球质量巨大得离谱(六十亿的十亿倍公斤),所以它赢了这场拔河比赛。
但你说太空站,它也在地球附近啊,咋没掉下来?这就好玩了:
太空站“掉不下来”?它一直在掉!
说到太空站,我打个比方啊——它不是不掉,而是一直在掉。
你想象一个人扔了个球出去,但速度很大很大,地球是圆的,于是球就一直掉、一直掉,但地面也一直“弯下去”,所以它就……绕圈了。绕地球飞。这个叫做轨道运动。
国际空间站就在这种状态里,以每秒7.66公里(对,是公里)速度横着掉,地球老想拉它下来,它就说:“你拉我呀,等我转完这一圈再说!”
结果就这么一边掉,一边跑,一直不着地。这,不就是一种物理上的浪漫嘛。
引力不是吸盘,是牵引,是舞伴
你以为引力就是那种强行把你按住的吸盘?错大了。
它更像舞蹈——月亮围着地球旋转,不是因为地球说:“你别跑”,而是它一直以刚刚好的速度绕着地球走,不快不慢,不近不远,恰到好处,就像某些不明关系的恋人。
而如果速度不合适,月亮就得出事:快了会逃逸,慢了会坠落。好像生活中的人际关系似的——你粘太近,对方烦;你跑太快,感情淡了。
潮汐:月亮控制着海水,顺便操控了人类情绪(也许)
讲点浪的。
你有没有发现:每天海水潮起潮落。为啥?大部分原因,是月亮在拉。
月亮用它那不紧不慢的引力拉着地球这颗水球,海水就鼓起来——背对着月亮的那边,也鼓。这个细节有意思:并不是只朝月亮那边涨潮,另一边也在“跟着来事儿”,好像是地球自己鼓出来的那股委屈。
而你知道吗?地球自转速度因此被拖慢了!这叫潮汐制动。月亮在偷我们一天中的几毫秒——谁说引力不狠毒?
月亮:从囚徒到主宰
更有意思的是,月亮已经被锁住了。
地球对月亮施加了潮汐锁定效应:月亮一直用同一面对着地球。你永远看不到它的背面,除非你坐着飞船绕一圈。这种锁定,就是引力把转动给“冻住”了。
你以为是地球管月亮?某种程度上,是月亮拿咱们当镜子用了几亿年。
最后我们聊点哲学(又来了)
你知道这个宇宙为什么不会像打台球一样撞两下就散了?就是因为这看不见的引力在线。
引力让星系维系,行星成团,水分不乱跑,人类不飘走。它像一根隐形的线,把一切拴起来。
但是它也让人类困在井底,看不见宇宙真面目——逃离地球引力要11公里每秒的速度,你我跑不动这么快的腿。
所以有时候我觉得,引力不是物理量,它是宇宙的情感机制。
它想把一切留住,哪怕得用力扯。