引力理论

研究引力作用的一种理论称作引力理论。引力是一种微弱的相互作用，但在天文学领域里，由于涉及的对象质量巨大，引力就显得很重要了，它支配着天体的运动，还是天体结构及演化的决定因素。最早提出科学的引力理论的是英国的大科学家牛顿，时间是1685年。在牛顿之前，许多人猜测过这种物质间的相互作用力。11世纪，中国的科学家沈括在 《梦溪笔谈》 中就认为是月亮的作用，大海才有潮汐现象。德国天文学家开善勒17世纪前后认识到，行星之所以沿椭圆轨道绕太阳运转，是因为太阳对行星有一种类似磁力的作用。1659年荷兰天文学家惠更斯在研究摆的运动时发现，保持物体沿圆周轨道运动需要有一种向心力。英国物理学家虎克等人认为是引力，并曾尝试推导引力和距离的关系。1664年，人们观测到一颗彗星，其轨道在太阳附近发生了弯曲。虎克认为是太阳引力作用的结果。1673年，惠更斯推导出了向心力定律。虎克和哈雷根据向心力定律及开普勒行星运动第三定律，于1679年，推导出维持行星运动的引力和距离的平方成反比。
牛顿的贡献在于用数学方法论证了这一问题。牛顿是从看到苹果落地，开始思考引力问题的。但从看到苹果落地到发现万有引力定律，到论证引力是月亮绕地球，行星绕太阳运转的力量，是经过了一番探索的。苹果离开树枝是落向地面，而不向天空飘去，牛顿认识到是地球对苹果吸引的结果，从而也认识到物体之间都相互吸引。他把这一发现推广到宇宙空间，认为由于地球和月亮的巨大质量，虽然距离远，但一定会产生引力，月球为什么不像苹果一样落向地面呢，牛顿知道这和月亮绕地球运转有关。但直到1671法国天文学家皮卡德测算出较精确的地球半径数之后，牛顿才通过比较地球吸引地面上物体的重力和维持月球围绕地球运动的引力，得出引力和距离的平方成反比的结论。1685年，牛顿已经完成了万有引力定律的发现，(万有引力定律： 宇宙中任何两个质点之间存在着互相吸引的力量，力的方向沿着二者的连线，力的大小和两质点质量乘积成正比，和二者距离平方成反比。) 并以此证明了开普勒行星运动三定律。万有引力定律为天体力学奠定了基础。
天体力学使人们可以精确计算太阳系内天体的运行轨道，实现航天飞行。这一理论还促进了人们对太阳系外的双星、星团运动及星系动力学等等的研究。另外，海王星的发现，天狼星伴星的发现都是万有引力定律的胜利。万有引力定律经受了科学的检验。但是，1859年，牛顿的引力理论碰到了困难； 法国天文学勒维斯发现水星近日点进动的观测值比根据牛顿引力理论计算出来的理论值每世纪快38秒，纽康重新测定为每世纪快43秒。人们曾猜测是水内行星造成的，但却没有观测到； 又猜测是发出黄道光的弥漫物质的阻尼造成的，但这种猜测又不能解释其它几颗行星的运动。于是人们开始怀疑万有引力定律，试图修改它，但没有成功。
1905年，德国大科学家爱因斯坦在理论上作了根本性突破，提出了狭义相对论，从根本上动摇了牛顿的引力理论。又经过十年的探索，1915年，爱因斯坦又提出了成功的近代引力理论，广义相对论。在广义相对论中，时间和空间跟引力场有关，而引力场又是由物质产生的。根据广义相对论，算得的水星近日运动值每世纪仅比观测值快0.03秒。有力地验证了广义相对论的正确性。爱因斯坦曾根据广义相对论预言光在引力场中会弯曲，预言引力源的存在，这些都得到了证实。1919年爱丁顿通过观测日食证明光经过太阳引力场时确实弯曲了。1978年测定了射电脉冲星双星PSR1913+16的周期变化，许多人认为符合引力源阻尼理论的预言，这些都是广义相对论这一力学理论的有力证据。广义相对论在 “通常” 天体物理学上和牛顿的引力理论差别不大。所以直到60年代，发现了一些存在很强引力场的新天体，如类新体，脉冲星等，广义相对论成了天体物理学的重要理论基础。当然，广义相对论也存在一些问题。因此，人们还在尝试不断提出新的引力理论。其中比较引起人们注意的是以局部惯性系的存在为前提的引力规范理论。它经受住了目前实验和观测的检验，并且又可能克服广义相对论难以接受的奇性及量子化后不可重整的困难。最近，又出现了一种超引力理论，它有可能将4种基本相互作用——强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用，引力相互作用统一起来。

引力理论

研究引力作用的一种理论称作引力理论。引力是一种微弱的相互作用，但在天文学领域里，由于涉及的对象质量巨大，引力就显得很重要了，它支配着天体的运动，还是天体结构及演化的决定因素。最早提出科学的引力理论的是英国的大科学家牛顿，时间是1685年。在牛顿之前，许多人猜测过这种物质间的相互作用力。11世纪，中国的科学家沈括在 《梦溪笔谈》中就认为是月亮的作用，大海才有潮汐现象。德国天文学家开普勒17世纪前后认识到，行星之所以沿椭圆轨道绕太阳运转，是因为太阳对行星有一种类似磁力的作用。1659年荷兰天文学家惠更斯在研究摆的运动时发现，保持物体沿圆周轨道运动需要有一种向心力。英国物理学家虎克等人认为是引力，并曾尝试推导引力和距离的关系。1664年，人们观测到一颗彗星，其轨道在太阳附近发生了弯曲。虎克认为是太阳引力作用的结果。1673年，惠更斯推导出了向心力定律。虎克和哈雷根据向心力定律及开普勒行星运动第三定律，于1679年，推导出维持行星运动的引力和距离的平方成反比。
牛顿的贡献在于用数学方法论证了这一问题。牛顿是从看到苹果落地，开始思考引力问题的。但从看到苹果落地到发现万有引力定律，到论证引力是月亮绕地球，行星绕太阳运转的力量，是经过了一番探索的。苹果离开树枝是落向地面，而不向天空飘去，牛顿认识到是地球对苹果吸引的结果，从而也认识到物体之间都相互吸引。他把这一发现推广到宇宙空间，认为由于地球和月亮的巨大质量，虽然距离远，但一定会产生引力，月球为什么不像苹果一样落向地面呢，牛顿知道这和月亮绕地球运转有关。但直到1671年法国天文学家皮卡德测算出较精确的地球半径数之后，牛顿才通过比较地球吸引地面上物体的重力和维持月球围绕地球运动的引力，得出引力和距离的平方成反比的结论。1685年，牛顿已经完成了万有引力定律的发现，(万有引力定律： 宇宙中任何两个质点之间存在着互相吸引的力量，力的方向沿着二者的连线，力的大小和两质点质量乘积成正比，和二者距离平方成反比。)并以此证明了开普勒行星运动三定律。万有引力定律为天体力学奠定了基础。
天体力学使人们可以精确计算太阳系内天体的运行轨道，实现航天飞行。这一理论还促进了人们对太阳系外的双星、星团运动及星系动力学等等的研究。另外，海王星的发现，天狼星伴星的发现都是万有引力定律的胜利。万有引力定律经受了科学的检验。但是，1859年，牛顿的引力理论碰到了困难； 法国天文学家勒维斯发现： 水星近日点运动的观测值，比根据牛顿引力理论计算出来的理论值每世纪快38秒，纽康重新测定为每世纪快43秒。人们曾猜测是水内行星造成的，但却没有观测到； 又猜测是发出黄色光的弥漫物质的阻力造成的，但这种猜测又不能解释其他几颗行星的运动。于是人们开始怀疑万有引力定律，试图修改它，但没有成功。
1905年，德国大科学家爱因斯坦在理论上作了根本性突破，提出了狭义相对论，从根本上动摇了牛顿的引力理论。又经过十年的探索，1915年，爱因斯坦又提出了成功的近代引力理论—广义相对论。在广义相对论中，时间和空间跟引力场有关，而引力场又是由物质产生的。根据广义相对论，算得的水星近日运动值每世纪仅比观测值快0.03秒，这就有力地验证了广义相对论的正确性。爱因斯坦曾根据广义相对论预言光在引力场中会弯曲，预言引力源的存在，这些都得到了证实。1919年爱丁顿通过观测日食证明光经过太阳引力场时确实弯曲了。1978年测定了射电脉冲星双星PSR1913+16的周期变化，许多人认为符合引力源阻尼理论的预言，这些都是广义相对论这一力学理论的有力证据。广义相对论在 “通常”天体物理学上和牛顿的引力理论差别不大。所以直到60年代，发现了一些存在很强引力场的新天体，如类新体，脉冲星等，广义相对论成了天体物理学的重要理论基础。当然，广义相对论也存在一些问题。因此，人们还在尝试不断提出新的引力理论。其中比较引起人们注意的是以局部惯性系的存在为前提的引力规范理论。它经受住了目前实验和观测的检验，并且又可能克服广义相对论难以接受的奇性及量子化后不可重整的困难。最近，又出现了一种超引力理论，它有可能将4种基本相互作用——强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用，引力相互作用统一起来。