為什麼萬有引力定律是平方反比?
01-04
還有那個什麼靜電力
物理學家曾經演算過,假設引力定律是立方反比的話,無法形成穩定的星系,於是結論類似於《人擇原理》,立方反比的宇宙不會有星球和智能生命。
因為球面是二維的,所以球的面積和半徑的平方成正比。能量從中心散開,在100m的地方,能量就均攤到了以100m為半徑的球的表面。球的面積越大,能量攤得就越開。球面積與半徑平方成正比,所以能量與距離平方成反比。(以上只是對一些平方反比率的解釋,並非針對引力。這裡只考慮一般的情況,比如在平直歐式空間傳播某種波之類的,不考慮時空彎曲等非經典物理的情況。)
空間是三維的,如果力不是平方反比的,這個場的散度不是零。可能更容易被感知認為空間中充滿什麼東西,而不是空的。
平方反比是測出來的。
反對所有樓上的科普或哲學的回答。。。。。平方反比力出現的原因是因為傳遞了零質量玻色子(隨便一本場論書都有Yokawa)
A.Zee QFT section 1.4這裡說的是massless scalar的情形, higher spin massless boson的情況類似,section 1.5~6會談到。不一定」正確「,只是提供一個視角。
來開個腦洞,大神請輕拍!
先說結論:因為是三維空間,我們所在的空間尺度是三維的。
開始降級:
三維空間:長寬高三個尺度,萬有引力定律是平方律,G=M*g/(L^2)二維空間:只有長寬兩個尺度,萬有引力定律應該是線性律,也就是一次方程,G=M*g/L;一維空間:只有長度一個尺度,萬有引力定律應該是固定律,也就是0次方程,G=M*g/1;開始升級:四維空間:長寬高+1*額外尺度,萬有引力定律是立方律,G=M*g/(L^3)五維空間:依此類推其實不是平方反比只是在現有的實驗精度下那個指數無限接近2而反比是實驗出來的
頓哥猜了一個式子,恰好符合的不錯
按現在的觀點看,萬有引力存不存在還兩說呢記著,物理不是數學物理學家的本質就是建模逼近真實至於為什麼真實是這樣的,物理不管,物理學家也沒興趣一部分人可能覺得太過於實用主義,無所謂這已經超出了人的範疇有請宗教騙子和腦洞型哲學家你可以假想引力和電磁波的傳播過程是一個不斷膨脹的球面。 球面的面積與距離的平方成正比。隨著球面不斷擴張,力被平方比例稀釋。
靜電力的公式就是根據球殼內不受力,再結合萬有引力的性質,類比出來的。科學家正在打算揭示萬有引力和電磁力為何都是接近以2為指數的深層原因。
第一,萬有引力定律的平方反比關係是由數學推導得出的,可能是牛頓根據開普勒第三定律、從離心力定律演化出的向心力定律和數學上的極限概念或微積分概念,用幾何法證明了這個平方反比關係。第二,庫倫定律的平方反比關係是由實驗得出的不精確的公式,可以說是一種經驗公式。不過在現今的技術水平上,能夠認為是正確的。1971年,美國Wesleyan大學的Edwin R.Williams,James E.Faller及Henry A.Hill得到的庫倫定律的平方反比定律的指數偏差
其他人說得都不錯,尤其是「物理學家的本質就是建模逼近真實」真是說得太好了!平方反比定律能在非相對論情況下解釋為毛行星軌跡是橢圓等,足夠了。平方反比律只是一種可能,科學家們也考慮了在大距離或小距離上偏離平方反比律的可能。但是大到星系直徑的範圍,平方反比仍沒有明顯偏差。小距離的話牽涉到玄乎的「第五種力」,可能和重子數有關。
- 因為對物理學的認知有限,僅僅淺顯地表達一下自己的觀點,有什麼不正確的地方,懇請批評指正;
- 我們看一下『平方反比定律』:
- 『平方反比定律』:如果任何一個物理定律中,某種物理量的分布或強度,會按照距離源的遠近的平方反比而下降,那麼這個定律就可以稱為是一個反平方定律。——維基百科
- 而這種平方反比定律,恰恰是球形場的特性:
- 球形場的特性與『泊松方程()』具有非常密切的聯繫,類似於萬有引力定律,庫侖定律等點源強度和距離的關係,這些具有平方反比的物理定律,都是泊松方程的解罷了;由此可以推導至不同的絕對空間維度;比如線電荷庫侖定律等;
- 而通俗意義上的理解,就可以看做一個光源發出光線在均勻空間內分布,光源外部的球體面積越大,每一個點的光照強度也就越弱,因為是在球面均勻分布,所以可以簡單的解釋平方反比定律;
- 至於萬有引力和靜電力的相似性,是由於球形場所導致的,而二者並不是一種類型的力,兩種作用的來源、作用範圍,都是不一樣的,不可一視同仁;
可以對引力定律換一種表示方式來琢磨一下。
在牛頓時空觀下,時空是各向同性的,且均勻的。質量(電荷)所表現的相應物理效應在空間各處同一r處應相同,同一r處點的集合在空間里是一球面,把r×r和4pai移到另一邊就是球面積。簡單的說,它們都是有源無旋場
充分說明我們的宇宙是三維空間的,大爆炸時候就決定了。不是什麼四維的一個投影。
記得高中學習物理定律的時候,每個定律前面都有一句「大量事實表明」,平方反比關係應該是實驗數據擬合的結果吧。至於質量、力、空間、時間以及電荷量的本質和其內在聯繫目前科學界還不太清楚,雖然有一些理論上的假說,但也沒有充分的證據證實。
也許跟電磁場是平方反比是一個原因吧,跟高斯定理有關
這個問題目前還沒有得到徹底的解決,平方反比是實驗總結出來的好像。
這種問題應該屬於哲學範疇。
就像為什麼有力一樣,反正我們在這樣的環境生活的很好,為什麼還要想為什麼呢。
說不準在另一個萬有引力是平方正比宇宙的宇宙也有人在想類似的問題。反對給出答案的答案。那些人可以思考另外的問題:為什麼會有引力?
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