万有引力定律

    只要学过高中物理都知道万有引力定律。

    所有学过这个定律的同学，一定用上面的公式做过不少题目。当你认为已经很熟练地掌握了万有引力定律时，不知你想过没有，这里面还有不少问题需要追问，需要探究。

    例如：公式中的m、M是什么？万有引力常量G真的是永远不变的吗？

    也许你会说：m、M是物体的质量。那么，你再想一想，什么是物体的质量？你马上就会回答：物体惯性大小的量度。

    你回答的不错，因为从牛顿第二定律（F=ma式）可以看出：质量的确是物体惯性大小的量度。

    F=ma

    牛顿第二定律告诉我们：当物体受力一定时，物体的质量越大，物体的加速度就越小。即：物体质量的大小反映了物体在相互作用过程中速度改变的难易程度，或者说，反映了物体惯性的大小。

    可是当我们将、F=ma比较，马上就会发现，中的质量（m和M）不是惯性大小的量度，而是引力大小的量度。

    问题出在哪？原来质量分惯性质量和引力质量。牛顿第二定律中的质量是惯性质量，万有引力定律中的质量是引力质量。惯性质量和引力质量是两个不同的物理概念。那么它们之间是一种什么关系呢？日常经验表明，物体愈重，要改变它的运动状态就愈难．这就是说，物体的引力质量愈大，它的惯性质量也就愈大，非常精密的实验证明，任何物体的惯性质量同它的引力质量严格地成正比例。假如我们选择适当的单位，就可以使物体的引力质量的数值等于它的惯性质量的数值。但为什么是这样，人们长期给不出来令人信服的解释。直到1916年，爱因斯坦建立广义相对论时，对这个问题做出了合理的解释——等效原理。

    在万有引力定律中G表示万有引力常数。牛顿在发现万有引力规律时，并不知道G的大小。英国科学家卡文迪许在1798年完成了测量万有引力常数的扭秤实验，后世称为卡文迪什实验。目前我们在应用万有引力定律时，G取的近似值为6.67×10^—11N·m²/Kg²。对于G的研究看似没有什么问题了，只剩下通过更加精密的测量使G的值更加精确而已了。可是科学家们不这样想，他们还在不断追问，比如：在广博的宇宙中G的值是否具有普适性？在宇宙的演化过程中G的值是否一直保持不变？对于这些问题目前还没有得出被广泛认可的结论。如果有兴趣，你可以查阅资料，看看科学家们都进行了怎样的研究。如果你以后从事物理研究工作，你也可以把这些问题深入研究下去。

    作者：周岗

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