重力是宇宙中所有物体之间相互吸引的一种自然现象,其强度与物体的质量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。这个基本原理最早由艾萨克·牛顿在1687年提出,并通过他的万有引力定律进行了数学上的描述。牛顿的万有引力定律可以表述为:
\[F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}\]
其中:
- \(F\) 是两个物体之间的引力大小。
- \(G\) 是引力常数,大约等于\(6.674 \times 10^{-11} \, \text{Nm}^2/\text{kg}^2\)。
- \(m_1\) 和 \(m_2\) 分别是两个物体的质量。
- \(r\) 是两物体质心之间的距离。
这个简单的公式揭示了宇宙中一个非常深刻的真理:无论是在地球表面轻轻滚动的小球,还是遥远星系中的巨大恒星,它们之间都存在着引力的作用。牛顿的理论不仅解释了苹果为何会从树上落下,也解释了月球绕地球旋转以及地球和其他行星围绕太阳运行的原因。
值得注意的是,虽然牛顿的理论在日常生活中和许多科学领域都非常准确且实用,但在处理极高速度或极端重力场(如黑洞附近)时,它就不再适用了。这时,阿尔伯特·爱因斯坦提出的广义相对论提供了一个更为精确的框架来描述重力。根据广义相对论,重力不是一种力,而是时空弯曲的结果,物体沿着这种弯曲的时空路径运动。
尽管如此,牛顿的万有引力定律仍然是物理学中最重要和最基础的方程之一,对于理解我们周围世界的运作方式至关重要。