万有引力是谁发现的?万有引力对于我们来说意味着什么?
有一个著名的轶事,当牛顿又老又有名的时候,有人问他是如何想到万有引力定律的,他的回答是,“通过不断地思考它。”事实上,这多年来非凡的智力努力的成果,源于牛顿希望用简单的动力学原理来解释为什么围绕太阳运行的行星被认为遵循开普勒行星运动三定律:椭圆定律、面积定律以及调和定律。
开普勒曾在第谷·布拉赫(曾是开普勒的助手)艰苦的天文观测基础上制定了这三条定律。但开普勒首先必须依据尼科劳斯·哥白尼的宇宙观,(即地球以与其他行星相同的方式围绕太阳运行),来重新解释布拉赫的观测。因此,牛顿是根据布拉赫的天文观测工作的,是根据哥白尼的日心系统重新解释的,并以开普勒三定律的形式总结的。
牛顿不仅用万有引力定律来解释行星运动的规律,而且用它来解释木星和土星的卫星在行星周围的运动规律是一样的。他认为月球不仅被地球所吸引,也被太阳所吸引,这就解释了在月球运动中发现的二元平均偏差和运行规律。此外,他还解释了彗星的轨道和地球的潮汐现象。虽然牛顿发现了这个定律,但却不知道万有引力常量G的大小,直到1789年卡文迪许通过扭秤实验测出G的数值,公式才得以完善,科学家利用这个公式还发现了海王星和哈雷彗星。
目前,人类已知的所有粒子都有质量,甚至被称为“宇宙幽灵”的中微子,其质量都是在前几年测量的。所以,可以说引力可以和所有的基本粒子相互作用。也许正是引力的这种特性启发了苏格兰理论物理学家希格斯玻色子假设质量的来源是真空波动。由于所有粒子都存在于真空背景中,真空波动可以作用于任何粒子。似乎可以用真空波动来解释质量的来源,就像生活在海上的渔民每天都能感受到海浪的冲击一样。
希格斯的想法是在20世纪80年代提出的。人们已经扩展了这个理论,甚至在理论上预言了希格斯粒子,一种可以产生任何粒子质量的粒子。在2012年这种特殊的粒子(希格斯玻色子)首次被观测到。是大自然在和人类玩捉迷藏,还是人类的理解有偏差?答案似乎很清楚。自然界每天都在和人类捉迷藏,人类的理论无法触及引力的起源。
引力似乎是一个由谜题组成的神奇盒子。打开外面的大盒子,发现里面有几个小盒子。打开一个小盒子,发现里面的小盒子是无限的。地心引力的本质已经成为人类智力的最大挑战。游戏由笛卡儿和牛顿开始,表演还在继续,永远看不到尽头。
什么是万有引力?谁发现的万有引力呢?