Question

什么是万有引力

Answer 1

任意两个质点都有通过连心线方向上的力相互吸引。这个力叫“引力”。该力的的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。其数学公式为：F＝Gm1m2/R^2。该定律称为“万有引力定律”，由英国物理学家牛顿于1687年在他的著作《自然哲学的数学原理》一书中首次发表。正因为是“任意两个质点”之间都存在这种引力，所以叫万有引力。这是对万有引力的经典定义（或经典解释）。
在中学阶段，用以上的定义就可以了。
牛顿给出了万有引力的定义及其重要特性，但解释不了万有引力是如何产生，也解释不了引力的超距作用（瞬时作用），即引力是如何传递的。
20世纪初，德国物理学家爱因斯坦创立了广义相对论，对万有引力提出了新的解释。广义相对论认为，万有引力就如使地球大气在不同纬度产生不同的环流的科里奥利力一样，实际上是不存在的。质量使空间（实际是时空）产生偏向质点的弯曲，而当一个具有质量的物体　在弯曲的空间中运动时，其运动轨迹是一条曲线（在当前时空中的短程线）。物体在弯曲时空中相对于平直时空的偏转，即表现为引力。这一理论很好地解释了万有引力的产生，且无需引力的传递媒介。应用广义相对论计算水星公转轨道的近日点进动，被认为是广义相对论成立的成功解释。
20世纪后期，随着量子力学的发展，有人用带电粒子自旋产生的动态电磁力解释万有引力的产生原因。认为，任意一个宏观物体，都是由大规模数量的带电粒子组合而成。由于热运动的随机性，带电粒子的自旋轴可以在空间绕X轴和Z轴方向的任一角度出现几率相同，且粒子间的磁场力与第三者状态无关。无限个方向的磁场力的平均值，反而成为无极性的力（不表现出电磁特征），其对外表现即为引力。目前该理论仍在发展完善。

Answer 2

牛顿说，“万有引力定律是解释物体之间的相互作用的引力的定律。”
爱因斯坦的广义相对论说，万有引力是物体在弯曲的空间运动的表现形式。

即牛顿是错误的。物体之间互相吸引并不是由于万有引力，而且由于一个物体的质量使空间发生了变形，从而使另一个物体向其运动;就好象地面上形成了一个井一样。如果此物体是高速运动的，则绕其运动。就好象摩托车在绕井壁运动而不掉下去一个道理。

Answer 3

公式表示

F: 两个物体之间的引力
G:万有引力常量
m1: 物体1的质量
m2: 物体2的质量
r: 两个物体之间的距离(大小)(r表示径向矢量)
依照国际单位制，F的单位为牛顿(N)，m1和m2的单位为千克(kg)，r 的单位为米(m)，常数G近似地等于

（牛顿平方米每二次方千克）。

由此可知排斥力F一直都将不存在，这意味着净加速度的力是绝对的。（这个符号规约是为了与库仑定律相容而订立的，在库仑定律中绝对的力表示两个电子之间的作用力。）

适用范围
经典万有引力定律反映了一定历史阶段人类对引力的认识，在十九世纪末发现，水星在近日点的移动速度比理论值大，即发现水星轨道有旋紧，轨道旋紧的快慢的实际值为每世纪42.9″。这种现象用万有引力定律无法解释，而根据广义相对论计算的结果旋紧是每世纪43.0″，在观测误差允许的范围内。此外，广义相对论还能较好地解释谱线的红移和光线在太阳引力作用下的偏转等现象。这表明广义相对论的引力理论比经典的引力理论进了一步。
在法拉第和麦克斯韦之后，人们看到物理的实在除了粒子还有电磁场。电磁场具有动量和能量且能传播电磁波。这使人们联想万有引力定律也是物理的实在，能传播引力波，也有许多人努力探测它，但尚无很好的结果。电磁波的传播可用光子解释，类似地，光子也导致引力子概念的引出。万有引力也不再是超距作用，而以引力子为媒介。但这些都是物理学家正在探索的领域。
经典力学的适用范围并引入普朗克常量和真空中光速来界定经典力学的领地。粗糙的说，经典的万有引力定律适用范围也可用一数量表示。现在引入引力半径

，G、m分别表示引力常量和产生引力场的球体的球体的质量，c为光速。用R表示产生力场球体之半径，若

，则可用牛顿引力定律。对于太阳，

,应用牛顿引力定律无问题；即使是对致密的白矮星，

，也仍然可用牛顿万有引力定律；至于黑洞和宇宙大爆炸，应当是应用广义相对论的。

引力常量
牛顿在推出万有引力定律时，没能得出引力常量G的具体值。G的数值于1789年由卡文迪许利用他所发明的扭秤得出。卡文迪许的扭秤试验，不仅以实践证明了万有引力定律，同时也让此定律有了更广泛的使用价值。
扭秤的基本原理是在一根刚性杆的两端连结相距一定高度的两个相同质量的重物，通过秤杆的中心用一扭丝悬挂起来。秤杆可以绕扭丝自由转动，当重力场不均匀时，两个质量所受的重力不平行。这个方向上的微小差别在两个质量上引起小的水平分力，并产生一个力矩使悬挂系统绕扭丝转动，直到与扭丝的扭矩平衡为止。扭丝上的小镜将光线反射到记录相板上。当扭丝转动时，光线在相板上移动的距离标志着扭转角的大小。平衡位置与扭秤常数和重力位二次导数有关。在一个测点上至少观测3个方位，确定4个二次导数值，测量精度一般达几厄缶。
根据扭力系统的构造形状，分为z型、L型和斜臂式扭秤。z型扭秤由一个轻金属制成的z型秤臂、两个质量相等的重荷和一根细金属丝组成的。两个重荷分别固定在z型秤臂的两端。细金属丝将整个系统悬挂起来，组成一套扭力系统。由于两个重荷处于不同的位置，所以，当通过两个重荷的重力等位面Q1和Q2。互不平行或弯曲时，两个重荷将受到重力场水平分量的作用。当重力场水平分量gH1和gH2的大小和方向不同时，秆臂就要绕着扭丝转动，直到水平旋转的重力矩和扭丝的扭力矩相平衡为止。秤臂偏转的角度除和扭力系统的构造和扭丝的扭力系数有关外，还和两个重荷间的重力变化有关。因此，准确记录扭力系统的偏角，就可以求出重力位的二次导数。由于扭力系统的灵敏度很高，秤臂稳定下来的时间较长。同时还需要在3一5个方向上照相记录，所以，仪器附有自动控制系统，并安放在特制的小房里工作。仪器的操作和测量结果的计算都比较烦琐，每测—个点需要2——3小时，工件效率较低。
扭秤的测量结果用矢量图表示，用一短线表示曲率，矢量方向相应于最小曲率平面的方位，矢量长度表示等位面曲率差大小 。在短线中心以箭头画出总梯度，指向重力增加的方向。
扭秤的灵敏度很高并可测多个参数，但是也有其不足之处。由于具有极高的灵敏度，对于测试环境的要求也很高，易受外界干扰，包括温度、地面震动、大气压强波动、扭丝的滞弹性效应等。因此对于精度要求不高的重力测量工作，一般都是重力仪去完成。但是对于高精度的测量，如引力物理方面的测量，以及高精度仪器的验证以及标定，都需要利用扭秤来完成。因此即便是如今，扭秤在实验物理领域也有着相当重要的地位。
卡文迪许测出的

，与现在的公认值

极为接近；直到1969年G的测量精度还保持在卡文迪许的水平上。[3]
(参考资料：百度百科）

Answer 4

Answer 5

万有引力说明了什么？