万有引力之引力有多大.doc

如果我们不是时时刻刻都看见物体在坠落，那它对我们说来就会是一种非常奇怪的现象了，”有名的法国天文学家阿拉哥这样说习惯使我们对地球吸引着地面上一切物体的现象，看成是非常自然而且极普通的现象可是当有人对我们说，物体彼此间也是互相吸引着的，那我们就会不十分相信了因为在日常生活里我们没有见过类似的事情　　那末，为什么万有引力定律不在我们周围环境里经常表现出来呢？为什么我们看不到桌子、西瓜、人体互相吸引着呢？这里的原因就是，对小物体来说，引力太小了让我们举一个明显的例子有两个人相隔2米立着这时候他们是互相吸引着的，可是这中间的引力小极了：对中等体重的人说来，这个力量还不到 1／100毫克这就是说，两个人彼此吸引的力量，等于一个十万分之一克的砝码压在天平盘上的力量这样小的重量，只有科学实验室里的最灵敏的天平才能察觉出！这样的力量当然不能使我们移动地位我们的脚跟地板之间的摩擦力阻止着我们移动为了使我们，譬如说在木制的地板上移动地位（脚跟木制地板之间的摩擦力等于体重的30％），至少得用20公斤的力量跟这个力相比较，1／100毫克的引力简直小得可笑因为一毫克是一克的千分之一，一克又是一公斤的千分之一，所以百分之一毫克只等于那个能够使我们移动地位的力量的十万万分之一的一半！这样说来，在平常的条件下，我们一点也察觉不出地面上各种物体之间有相互吸引的作用，又有什么奇怪呢？　　假使没有了摩擦，事情就不同了。

这时候甚至连最弱的引力也会使物体相互接近不过在1／100毫克的引力下，两个人接近的速度应该是非常小的可以算出，在没有摩擦的情况下，相隔两米站着的两个人，在第一小时会彼此相向移动3厘米；在第二小时，他们会再接近9厘米，第三小时再接近15厘米他们的运动越来越快，但是要这两个人紧紧地靠拢，至少要经过5小时　　地面上各种物体之间的引力，在摩擦力并不造成阻碍作用的情况下，也就是说在物体平衡的情况下，是可以发觉出来的挂上的重物，是处在地球引力的作用下的，所以那条线会指向下面但是在这个重物的附近，如果有个很大的物体在把重物吸向自己方面，那末，这条线就会略微偏离竖直的方向，而指向地球引力和另外那个物体的很小的引力所合成的合力的方向在大山附近，铅锤会偏离竖直线，这种现象是在1775年第一次观测到的；那时候在同一座大山的两侧，测定铅锤的方向和指向星空的极的方向之间的角度，发现两侧的角度不一样后来，又用了有特殊装置的天平对地面上各种物体之间的引力做了更加完善的实验，才精确地测定了万有引力　　在质量不大的物体之间，引力是非常小的质量加大的时候，引力是跟质量的乘积成正比的不过有许多人常常夸大这个力有一位科学家，固然他不是物理学家而是动物学家，曾经想说服我，说那常常在海船之间看见的相互引力，也是万有引力的结果！不难算出，万有引力在这里是一点关系也没有的：两只各重25,000吨的大轮船，在相距 100米的时候，相互吸引的力量不过400克。

不用说，这样小的力量是不能使这两只轮船在水里作哪怕是很小的一些位置移动的轮船之间的这种谜一般的引力的真正原因，我们在以后讲流体特性那一章里再讲　　对质量不大的物体说来是非常小的引力，在庞大的天体之间却变得很大了因此甚至是那离开我们极远的行星海王星，它几乎是在太阳系的边上慢慢地绕转着的，也能使我们地球受到1800万吨的引力！虽然太阳离我们远得不可思议，可是也只是由于太阳的引力，才使地球能够维持在自己的轨道上假如太阳的引力由于某种原因消失了，那我们的地球就要沿着轨道的一条切线飞入无边无际的宇宙空间去，永远不再回头了 　　从地球到太阳的一条钢绳　　让我们想象，太阳的强大引力由于某种原因真的消失了，那地球就要面临一个悲惨的命运，永远向那寒冷而且幽暗的宇宙深处飞去你可以想象一下这里需要幻想，假定工程师们决定要用实在的链条来代替那看不见的引力的链条，或者说，他们干脆想用结实的钢绳把地球跟太阳连起来，使地球留在圆形的轨道上绕着太阳转真的，有什么东西比每平方毫米能经受住100公斤拉力的钢更坚强的呢？那就让我们想象一条直径是5公里的大钢柱吧它的切面，用整数来说，是20,000,000平方米，所以只有用重2,000,000,000,000吨的重物才能把这根柱子拉断。

我们再想象用这样的钢柱从地球上伸到太阳里，使两个天体连在一起你知道得用多少根这样的大柱子，才能把地球维系在自己的轨道上？得用二百万根！为了使你更清楚地想象这一个分布在大陆和海洋上的钢柱的森林有多么密，让我再补充一句：假定所有钢柱都均匀地分布在面向太阳的那半个地球的表面上，那相邻的各根钢柱之间的空隙，只比钢柱本身略微宽一些这样大的一座钢柱的森林，你想象一下得用多大的力量才能把它拉断，从这里你就可以想象得出，太阳和地球之间的看不见的相互引力有多强　　可是这样大的力量用来使地球的路线发生弯曲，也只是迫使地球每秒钟离开切线3毫米由于这个缘故，地球所走的路线成了一个封闭的椭圆形3毫米只有书上一个铅字那么高强迫地球每秒钟移动这些路，就需要这么大的力量，这不是怪事吗！然而这却可以说明地球的质量有多么大，即使用这样大的力量也只能使它移动这样不大的一些距离 　　能不能躲开万有引力？　　现在让我们幻想：假如太阳和地球之间的相互引力消失了，那会发生些什么情况呢：地球摆脱了那看不见的引力的链条以后，就会飞向无边无际的宇宙深处现在让我们来幻想另一个题目：如果重力没有了，地面上的一切物体会变成什么样一种情况呢？那时候，什么东西也不能停留在地球上，只要轻轻一推，它们就会向星际空间飞去。

然而也不必等到推动，地球的自转就会把一切跟地球表面没有牢固地联结在一起的东西抛到空中去　　英国作家威尔斯就曾经用这一类的想法写了一本月球旅行的幻想小说在《月球上的第一批人》这篇作品里，这位聪明的小说家提出了一种在行星之间旅行的非常奇怪的方法原来这篇小说的主角是一位科学家，他发明了一种有奇异性能能够阻止万有引力通过的物质如果在任何物体下面涂上一层这样的物质，那它就能摆脱地球的引力，而只受到别的物体的引力的作用这种幻想的物质，威尔斯给它取名叫“凯伏利特”，是用那个假想的发明人凯伏尔的名字来命名的　　这篇小说的作者写道：　　我们知道，万有引力或重力是能够透过一切物体的你可以设下障壁去截断光线，使它射不到物体上面；你可以利用金属片来保护物体，使无线电波达不到它可是你一定找不到一种障碍物可以用来保护物体，使它不受太阳的引力或地球的重力的作用在自然界里为什么找不到那种能截断引力的障碍物，那很难说可是凯伏尔不相信这种透不过引力的物质一定不能存在他认为自己一定能够用人工方法创造出这样一种能够截断引力的物质　　每一个只要有一些幻想能力的人，就很容易想象出：有了这种物质，我们就能得到一种很不平凡的能力举例来说，如果要举起一个重物，那就不必管这个重物有多重，只要在它下面铺一张用这种物质制的薄片，就能把它象稻草一样地举起来。

　　有了这种奇妙的物质以后，小说里的主角就要制造一个飞行器，准备大胆地坐在里面飞到月球去这个飞行器的构造不很复杂，里面什么发动机件也没有，因为它是利用天体的引力来移动的　　下面是关于这个幻想的飞行器的描写　　设想有一个球形的飞行器，里面相当宽大，容纳得下两个人和他们的行李飞行器有里外两层壳，里面一层用厚玻璃做，外面一层用钢做飞行器里可以放压缩空气、浓缩食品、做蒸馏水用的仪器整个钢球外面要涂上一层“凯伏利特”里面的玻璃壳除了舱门以外，都密实无缝外面的钢壳却是一块块拼起来的，每一块都能够象窗帘一样卷起来这是很容易用特制的弹簧来制造的窗帘可以在玻璃壳里通过白金导线用电流来卷起和放下可是这些都已经是技术上的细节主要的是飞行器的外壳好象都是用窗子和“凯伏利特”的窗帘组成的在全部窗帘都放下来遮得极严密的时候，不论是光线，不论是哪一种辐射能或是万有引力都透不进球里来可是你想象：有一个窗帘卷起来了这时候，远处任何恰好正对这个窗口的一个大物体，都会把我们吸引过去这样，我们实际上就可以在宇宙空间随意旅行；一会儿让这个天体来吸引我们，一会儿让另一个天体来吸引我们，结果我们要上哪儿，就可以上哪儿　　 威尔斯小说里的主角是怎样飞上月球的？　　威尔斯把这个星际旅行的交通工具从地面出发的情形描写得非常有趣。

涂在飞行器外面的那一薄层“凯伏利特”，使它变得好象完全没有重量了要知道，没有重量的物体是不能平静地耽在大气海洋的底层的；象湖底的软木塞会很快浮上水面一样，这个没有重量的飞行器也会很快被地球自转的惯性抛到大气海洋的上层去它浮出了大气的边界以后，就要自由地继续在宇宙空间旅行小说里的主角们正是这样飞走的到了宇宙空间以后，他们一会儿开这些窗，一会儿开那些窗，使飞行器的内部一会儿受到太阳的引力，一会儿受到地球或月球的引力，结果他们就到达了月球的表面后来，这些旅行家当中有一个人，又坐了这个飞行器回到了地球上　　在这里我不打算分析威尔斯的见解实质上什么样，我准备在另一本书里谈到它，并且说明它为什么是毫无根据的现在姑且让我们相信这位聪明的小说作者，并且跟着他笔下的英雄们到月球上去　　月球上的半小时　　现在让我们看威尔斯这篇小说里的主人公，来到一个重力比地球上要小得多的世界以后，曾经有过什么样的感觉　　请你读一下《月球上的第一批人》这本小说里的最有趣的几段话，这是一个刚到过月球的地球上居民的代表说的　　我于是旋开了飞行器的舱门，跪着把上身伸到舱外去：在下面离我的头三英尺远的地方，有一片从来没有人践踏过的月亮上的雪。

　　凯伏尔用被褥裹着身体，坐在舱边上，开始小心地把两只脚放下去在把脚放到离地面半英尺高的时候，他迟疑了一会儿，最后还是溜到了这个月球世界的地面上　　我隔着圆球的玻璃外壳望着他只见他走了几步，站了一会儿，四面望了望，然后决定向前跳　　玻璃歪曲了他的动作，但我觉得他实际上是跳得太快了些凯伏尔一下子就出现在离我6－10米远的地方他站在一块岩石上向我做手势；可能他还在高声叫我呢我却听不到声音……可是他为什么要跳着走呢？　　因为莫名其妙，我也就爬出舱口，跳了下去我觉得我似乎是落在雪洼的边缘上走了几步以后，我也开始跳了　　我觉得我似乎在飞，很快就到了凯伏尔站着等我的那块岩石附近抓住了岩石以后，我感到非常恐慌　　凯伏尔弯着腰，用尖锐的声音向我大叫，要我小心些　　我本来已经忘记了月球里的引力只有地球上的1／6现在实际的情况提醒了我　　我抑制着自己的动作，小心地爬到了岩石的顶上我好象患了风湿病那样，慢慢地走去，走到阳光下面，同凯伏尔站在一起我们的飞行器正躺在那正在融化的雪堆上，离我们大约有30英尺　　“你看，”我转过身来对凯伏尔说　　可是凯伏尔忽然不见了　　我呆立了一会，对这件意外的事情觉得非常诧异后来我想看看岩石外边的情形，就急忙向前走去，却忘了自己是在月球上。

我那时候所用的力量，如果还是在地球上，只能使我移动一米但是在月球上却使我移动了6米我发现自己已经一步跨到了岩石边外5米的地方了　　我感到了一种应当在梦里才能有的飞翔在空中的感觉；在落下来的时候，我感到自己好象是落到了深渊里一样人在地球上往下落的时候，第一秒钟大约落下5米，可是在月球里，第一秒钟只能往下落80厘米这就是为什么我能够很平稳地向下飞9米的缘故我似乎觉得这次降落的时间很长，大约延续了3秒钟我在空中飘着，象羽毛一样平稳地往下落，落到了那岩石嶙峋的山谷的底上，齐膝盖没在雪堆里　　“凯伏尔！”我环视了四周，大声叫着但是连凯伏尔的脚印都没有发现　　“凯伏尔！”我更高声地叫着　　突然，我看到了他：他站在离我大约20米的一个光秃秃的峭壁上，笑着向我做手势我不能听清楚他的话，可是懂得他手势的意义：他叫我向他那里跳去　　我有些犹豫不决：我。