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怎样才能让苹果摆脱地球的吸引力

来源:N       更新时间:2010-5-10
 
怎样才能让苹果摆脱地球的吸引力

 

真空状态下。达到平衡状态下。把地球引力抵消掉即可
“物理”一词的最先出自希腊文φυσικ,原意是指自然。古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。汉语、日语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式著作《物理小识》。
在物理学的领域中,研究的是宇宙的基本组成要素:物质、能量、空间、时间及它们的相互作用;借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的,直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。
物理学与其他许多自然科学息息相关,如数学、化学、生物和地理等。特别是数学、化学、地理学。化学与某些物理学领域的关系深远,如量子力学、热力学和电磁学,而数学是物理的基本工具,地理的地质学要用到物理的力学,气象学和热学有关。
“物理”二字出现在中文中,是取“格物致理”四字的简称,即考察事物的形态和变化,总结研究它们的规律的意思。我国的物理学知识,在早期文献中记载于《天工开物》等书中。
日本学者指出:“特别值得大书一笔的是,近世中国的汉译著述成为日本翻译西洋科学译字的依据.”日本早期物理学史研究者桑木或雄说:“在我国最初把physics称为穷理学.明崇祯年间一本名叫《物理小识》的书,阐述的内容包括天文、气象、医药等方面.早在宋代,同样内容包含在‘物类志’和‘物类感应’等著述中,这些都是中国物理著作的渊源.”
明代吕坤(1536—1618)著有《呻吟语》,其中卷六第二部分名为“物理”,大体是有关物性学的,并用以引申一些关于人文及世界的观点.宋代朱熹(1130—1200)等人常用“物之至理”或“物理”一词.当代著名物理学家李政道曾引用唐代杜甫《曲江二首》中的诗句“细推物理须行乐,何用浮名绊此身”来说明物理一词在盛唐即已出现[4].其实在中科院哲学研究所和北大哲学系编著的《中国哲学史资料简编》(中华书局)“两汉—隋唐”部分中就记载了三国时吴人杨泉曾著书《物理论》,是研究和评论当时有关天文、地理、工艺、农业及医学知识的著作.更久远的,在约公元前二世纪成书的《淮南子?览冥训》中有:“夫燧之取火于日,慈石引铁,葵之向日,虽有明智,弗能然也,故耳目之察,不足以分物理;心意之论,不足以定是非”之论述.中国古代的“物理”,应是泛指一切事物的道理.
[编辑本段]物理学分支
闪电●经典力学及理论力学(mechanics)研究物体机械运动的基本规律的规律
●电磁学及电动力学(electromagnetismandelectrodynamics)研究电磁现象,物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律
●热力学与统计物理学(thermodynamicsandstatisticalphysics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
●相对论和时空物理(relativity)研究物体的高速运动效应,相关的动力学规律以及关于时空相对性的规律
●量子力学(quantummechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律
此外,还有:
粒子物理学、原子核物理学、原子分子物理学、固体物理学、凝聚态物理学、激光物理学、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学、声学、电磁学、光学、无线电物理学、热学、量子场论、低温物理学、半导体物理学、磁学、液晶、医学物理学、非线性物理学、计算物理学等等。
通常还将理论力学、电动力学、热力学与统计物理学、量子力学统称为四大力学。
[编辑本段]物理学发展史
从古时候起,人们就尝试着理解这个世界:为什么物体会往地上掉,为什么不同的物质有不同的性质等等。宇宙的性质彩虹同样是一个谜,譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动,并且是什么力量决定着这些规律。人们提出了各种理论试图解释这个世界,然而其中的大多数都是错误的。这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论,它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。像托勒密(ptolemy)和亚里士多德(aristotle)提出的理论,其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。当然也有例外,譬如印度的一些哲学家和天文学家在原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的,再举例如希腊的思想家阿基米德(archimedes)在力学方面导出了许多正确的结论,像我们熟知的阿基米德定律。
在十七世纪末期,由于人们乐意对原先持有的真理提出疑问并寻求新的答案,最后导致了重大的科学进展,这个时期现在被称为科学革命。科学革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要发展,包括:印度数学暨天文学家aryabhata以日心的太阳系引力为基础所发展而成的行星轨道之椭圆的模型、哲学家hindu及jaina发展的原子理论基本概念、由印度佛教学者dignāga及dharmakirti所发展之光即为能量粒子之热气球理论、由穆斯林科学家ibnal-haitham(alhazen)所发展的光学理论、由波斯的天文学家muhammadal-fazari所发明的星象盘,以及波斯科学家nasiral-dintusi所指出托勒密体系之重大缺陷。
物理学的发展历史由低级到高级,现在已基本建立l物理学理论的结构
物理学理论的结构由常数g,c和h控制
第一级:牛顿力学(g,h,1/c=0)
第二级:牛顿的引力理论(h,1/c=0,g不为0)
爱因斯坦的狭义相对论,不包括引力(h,g=0,1/c不为0)
量子力学(g,1/c=0,h不为0)
第三级:爱因斯坦的广义相对论(h=0,g,1/c不为0)
相对论的量子力学(g=0,h,1/c不为0)
牛顿量子引力(1/c=0,h,g不为0)
终极:相对论量子引力理论(1/c,h,g全不为0)

 

一个苹果
学院里的巴罗教授发现牛顿具有非凡的才能,推荐他当研究生,并为他指出了攀登科学高峰的方向。1664年,经过考核,巴罗让牛顿做他的助手。第二年,牛顿获剑桥大学学士学位,大学毕业后牛顿留在大学研究室,开始了他的科研生涯。

1665年6月,一场可怕的瘟疫在伦敦流行,剑桥大学被迫停课,牛顿因此回到故乡。在家乡躲避瘟疫的18个月,可以说是牛顿一生中最重要的一个时期。这期间,他系统地整理了大学里学习过的知识,潜心钻研开普勒、笛卡尔、阿基米德、伽利略等前辈科学家的主要论著,还进行了许多科学试验。几乎他所有最重要的发现:万有引力定律、经典力学、微积分、光学等基本上都萌发于这段时期。

万有引力定律的发现是牛顿在自然科学中最辉煌的成就。在乡下时,牛顿非常注意观察太阳、月亮和星辰的运行。脑海里经常长久地思考着一个问题:对于天体的运动能不能从动力学的角度去解释?

1666年的一天,牛顿正坐在花园里的苹果树下专心地思考着地球引力的问题,忽然,一只熟透了的苹果从树上掉下来,正好打中牛顿的脑袋,然后滚落进草地上一个小坑洼里。牛顿顾不得去揉一揉被苹果打疼的脑袋,便被苹果落地这一十分普通的自然现象所吸引。他问自己,苹果为什么不掉向天空,却偏偏落向地面呢?如果说苹果有重量,那么重量又是怎样产生的呢?牛顿进一步思索着苹果和地球之间相互吸引的问题。他想,地球大概有某种力量,能把一切东西都吸向它吧。物体所具有的重量,可能就是受地球引力的表现。这说明苹果和地球之间有相互引力,而这种引力在整个宇宙空间可能都是存在的。他将人们的想象由一只苹果的落地引向了星体的运行。

牛顿思索着,他想:地球的引力如果没有受到阻止,那么月亮是否也会受到地球的吸引力呢?月亮总是按照一定的轨道,绕地球旋转而不会越轨跑掉,不正是地球对它有吸引作用的结果吗?他又进一步推想到:各个行星之所以围绕着太阳运转,也必定是太阳对它们的吸引作用产生的。

牛顿在探索苹果落地之谜后得出结论:“宇宙的定律就是质量与质量间的相互吸引。”从行星到行星,从恒星到恒星,这种相互吸引的交互作用,遍及无边无际的空间,使宇宙间的每一事物都依照它的既定的轨道,在既定的时间,向着既定的位置运动。牛顿把这种存在于整个宇宙空间的相互吸引作用称之为“万有引力”。

从1665年起,牛顿开始用严密的数学手段来进一步研究物体运动的规律和理论。他从动力学的角度分析认为:开普勒所提出的行星运动的三个定律都是万有引力作用的结果。于是,牛顿从这些定律入手,通过一系列的数学推论,用微积分证明:开普勒第一定律表明太阳作用于某一行星的力是吸引力,它与行星到太阳中心的距离的平方成反比;开普勒第二定律表明作用于行星的力是沿着行星和太阳的连线方向,这个力只能起源于太阳;开普勒第三定律表明太阳对于不同行星的吸引力都遵循平方反比关系。接着,牛顿从对天体运动的分析中,得出普遍的万有引力定律。

牛顿发现万有引力定律后,并没有立即发表这个理论,他仍在冷静地深思和研究。一方面,他要对这个定律的每个环节作出严密的数学论证;另一方面,还要对这一理论作出切实可靠的实践检验。牛顿克服了巨大的困难,花费了10多年的心血,1687年,在英国著名天文学家哈雷等人的支持和赞助下,牛顿的不朽名著《自然哲学的数学原理》终于问世了。在这部共500多页的名著中,包括了极其丰富的内容。牛顿论述了科学研究的方法;木星、月亮、彗星等天体的运动;海水的涨潮和落潮;振动和声波的性质等问题,但贯穿全书并构成全书核心的则是力学的三大定律和万有引力定律。

《自然哲学的数学原理》的出版,标志着经典力学体系的建立。牛顿发现万有引力定律是他在自然科学中最辉煌的成就。从苹果落地到万有引力定律的发表,先后经历了10多个年头,凝聚着牛顿多少心血啊!后世的人们,一直把苹果落地的故事当作牛顿发现这一伟大定律的一个标记。在牛顿家的花园里,那棵当年落下苹果击中牛顿头的苹果树,一直被后人精心地护理着,吸引着无数慕名前来的参观者。1820年,这棵树死后,还被当作珍贵的纪念物,分成好几段,分别保存在英国皇家学会等处。而“苹果落地”的故事则成为科学史上的一段佳话,在民间广为传诵。

 

人类进入宇宙空间并开始开发利用宇宙资源,是人类文明史上的一次伟大飞跃,但与此同时也不可避免地给地球的宇宙环境带来了一系列问题,特别是空间垃圾的大量产生已经为人类开发宇宙的活动埋下了巨大的隐患。

空间垃圾的产生

空间垃圾主要来自四个方面:即运载火箭和航天器在发射过程中产生的碎片,比如废弃了的火箭、卫星、航天器上的整流罩、推进剂储箱;航天器表面材料的脱落,表面涂层老化掉下来的油漆斑块;逸漏出的固体、液体材料,如火箭燃料剩余的液滴、核动力源的冷却液、载人航天活动中宇航员掉落的工具,宇航员扔出飞船舱外的垃圾;还有火箭和航天器爆炸、碰撞过程中产生的碎片,如被抛弃的火箭末级、剩余推进剂发生的爆炸。目前,人类已经向太空发射了5000多个各类航天器,其中仍在轨道上工作的约600~800个,2000多个已丧失功能变成空间垃圾在轨道上遨游,还有20000多个已经解体不知去向。观测发现,目前在近地轨道上有比苹果大的航天器碎片约7000~8000个,小的碎片约有3500万个,大约300吨空间垃圾在日夜不停地绕地球飞行。近年来,随着小卫星热的兴起,国外十几个小卫星星座方案相继实施。据预测,在未来的几年内,将有几百个甚至上千个小卫星升空。由于轨道拥挤,爆炸的碎片还可能击中其他卫星,造成连锁反应,届时空间碎片将会激增,以至达到无法控制的地步,这一预测已经引起了许多科学家的忧虑。

空间垃圾的危害

空间垃圾的危害有三:由于空间垃圾和航天器之间的相对速度很大,一般为每秒几千米至几十千米,因此,即使轻微碰撞,也会造成航天器的重大损坏。例如,俄罗斯的“宇宙1275”卫星在与空间垃圾相撞后发生爆炸,变成了一堆废铜烂铁。若是大型碎片掉到地面上,还会给人们带来灾难,俄罗斯“和平号”空间站2001年3月23日陨回之前,曾引起不少人担忧。如果是携带核燃料的航天器陨落到地面上来,还将会造成核污染。

保持空间清洁的办法

现在,航天专家们已经开始研究限制空间垃圾产生、减少空间垃圾危害以及清除空间垃圾的办法。毫无疑问,建立空间垃圾的跟踪、监视系统,当发现空间垃圾可能对航天器构成威胁时,想办法将其移开,或者提高航天器防御空间垃圾的能力,使航天器遇到空间垃圾时能够机动规避,都可以减少空间垃圾的危害。但这并非上上之策,要从根本上解决问题,应在减少空间垃圾上做文章,例如全球协作,减少航天器的空间发射数量;避开拥挤的航天器轨道,开辟新的发展空间;研究新材料,制造不会发生爆炸的航天器,或者想办法使航天器不发生爆炸,以减少爆炸的威胁;用航天飞机把损坏的卫星带回地球,减少空间的大件垃圾;将停止工作的卫星推进或下移到其他轨道上去,以免同正常工作的卫星发生碰撞,为正在工作的航天器留下一片“洁净”的安全地带。 

综上所述,随着人类对宇宙资源的不断开发,宇宙环境已越来越多地打上了人类活动的烙印,由此带来的负面影响也正越来越多地制约着人类自身的活动。对人类而言,保护地球的宇宙环境和保护人类的其他环境一样迫切而重要

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带它上太空啊朋友

 

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