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重力应该是我们最熟悉的力，但是它似乎并不强：我们可以轻易对抗地球重力捡起一个苹果。而捡起苹果所需的肌肉力量则来自于更强的电力，其保持我们身形挺拔。但是，物质内的正负电荷产生的吸引或者排斥力会相互抵消，而随着物质的增加内部原子积累的万有引力却会增大。通常直径大于500km的物质就会产生明显的万有引力。  万有引力各向同性，因此对于三维的物质会在每个方向上产生相同的力，最终将物质压缩为球形。球形的太阳就是这样形成的。当然你可能会问，地球表面为何会有波浪形的高山和峡谷。答案是其来源于地球自转以及内部地壳运动导致的地理活动。 对于特别巨大的物体，引力效应会积累成为巨大的吸引力。从地球上看起来如指甲盖一般大小的太阳，却能将数亿千米外太空内的行星吸引在其周围旋转。那么这么巨大的力是如何在空间中扩散的呢？  牛顿很早就提出：物体间万有引力的大小和距离的平方成反比，这被称为“平方反比定律”。它描述了万有引力与距离的关系，对之后的宇宙结构学研究甚至物理科学的发展都起到了关键性的作用。我们居住的地球围绕太阳旋转，附近围绕着一个质量较小的月亮。科学证明地球的潮汐现象来源于月球的引力，而离我们很远的银河中的星球似乎对此责任不大。同样的，在研究潮汐、日食月食、宇宙飞船等的时候也不用考虑那些遥远的星球。如果万有引力与距离无关，那么遥远的银河将不复存在，地球也无法利用自身引力凝聚成现在的样子。又假设其随着距离的增加不再具有对称方向性，那么也许我们还能居住在行星上，只是现有的引力定律就不适用了。如果两个大物体之间的引力很容易受到第三个物体的干扰，由此产生的引力计算会十分复杂，而现有的基本引力定律也会被推翻。  平方反比定律并不只适用于万有引力，其同样适用于电荷之间的电场力。力学法则有很多种，但有意思的是电力和万有引力都遵循相同的平方反比定律。其公认的原因是空间本身具有三维本性，而引力弥漫其间，而电场亦然。 引力为什么会和距离平方成反比 像地球和太阳这样巨大的物体，会以某种形式向外部空间延伸各向同性的引力。地球公转的轨道基本是圆形的。假设以地球公转轨道半径画一个球，太阳位于球心。那么地球上受到的太阳引力应该和这个球面上的任何点相同。假设我们到一个新的球面上去，半径为地球轨道半径的两倍，此时新的球表面积会变大为4倍，因为表面积与半径平方成正比。牛顿注意到，如果引力像触角一样向外各向同性延伸，那么各方向上的引力强度将会均匀地穿过以上假设的球面。随着半径的增加，球面积增大，那么任何点上的强度也会成比例减小。  显然，对于电荷向外发射电场的情况，也可以做类似的推理。以上的推理揭示了这些力与空间三维本性之间的密切关系，其很早就被牛顿发现。这个发现提供了一个重要线索，以解开长久以来的谜团：两个看起来完全不相干的物体之间如何产生作用力。这同样有利于物体之间的空间研究，这个空间内部并不是空的，而是充满“场”。虽然从古代开始哲学家们就一直对此争论不休，但精确地讲，至今也没人能完全了解场是由什么构成的。这个最早由牛顿提出的理论在之后的300年来一直推动着人类进步，其后更被爱因斯坦发扬光大，用到一些牛顿无法想象的领域中去了。理论中最基本的部分认为：空间不“空”是因为存在一种张力，它通过在附近区域产生的作用力来表征它的存在。这种张力形成的球形作用效应被称为“场”；正是地球引力场的空间延伸将跳伞运动员拉回地面，也正是太阳的引力场保证了地球沿着轨道运行。 由此，假设将所有的物体移走，只剩下一个，它的质量会形成引力场并且弥漫到整个空间内。这意味着我们可以虚构一个空间，其中没有任何实物，但是只要宇宙中任何其他地方有一个物体时这个空间就不会是空的这个遥远的物体发出的引力场会填满这个本该是“空”的区域。 |
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