1.引力有多大

著名的法國天文學(xué)家阿拉哥曾經(jīng)寫過這樣一句話：“如果落體的現(xiàn)象并不是每時(shí)每刻都在發(fā)生，我們會(huì)覺得難以置信。”對(duì)于我們來說，地球可以對(duì)地面上的任何物體產(chǎn)生吸引力是很正常的事情，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為這是亙古不變的物理定律。不過，有些人卻對(duì)我們說，相互吸引的現(xiàn)象也同樣存在于兩個(gè)物體之間，關(guān)于這樣的現(xiàn)象，我們不太能接受，畢竟我們并沒有在日常的生活當(dāng)中碰到過兩種物體相互吸引的現(xiàn)象。

那么，我們需要怎么做才能讓看不見摸不著的萬有引力顯現(xiàn)在我們的日常生活中呢？如果相互吸引真的存在，那么桌子、西瓜以及人體之間應(yīng)該是互相吸引的才對(duì)，為什么我們感覺不到它們對(duì)我們產(chǎn)生的吸引力呢？因?yàn)楫a(chǎn)生在質(zhì)量較小的物體之間的引力非常微弱。我舉一個(gè)例子你就明白了：兩個(gè)人面對(duì)面站著，他們之間的距離是2m，彼此之間存在相互吸引的力，但是這種引力實(shí)在太微弱了，體型中等的人產(chǎn)生的吸引力只有mg，換句話說就是，兩個(gè)人彼此產(chǎn)生的吸引力相當(dāng)于一個(gè)壓在天平盤上的砝碼重量的十萬分之一，我們只有用科學(xué)實(shí)驗(yàn)室里靈敏度最高的天平才能測出這樣的吸引力。他們之間產(chǎn)生的吸引力如此微小，肯定無法讓我們擺脫腳踩在地面產(chǎn)生的摩擦力，逼迫我們前行。如果我們在腳下放上一個(gè)木制的地板（腳與地板之間產(chǎn)生的摩擦力是體重的30%），那么我們需要20kg以上的力才能向前走動(dòng)。mg的引力和20kg的力之間根本沒有可比性，1mg等于g，而1g又等于kg，如此一來，讓我們邁開步子的力量是我們自身產(chǎn)生的引力的二十萬萬倍！難怪我們無法察覺地球上的物體之間存在的相互吸引力，這么微弱的引力根本就注意不到。

如果我們將摩擦力去掉，就會(huì)出現(xiàn)另一種情況。在沒有摩擦力的情況下，就算引力很微弱，也能讓兩個(gè)物體相互接近。我們假設(shè)引力是mg，那么兩個(gè)物體互相接近的速度是很難察覺到的。通過計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，將摩擦力去掉的話，兩個(gè)人面對(duì)面站著，彼此間有2m的距離，一小時(shí)過后，兩人彼此之間的距離縮短了3cm；兩小時(shí)過后，他們彼此間的距離會(huì)再縮短9cm；三小時(shí)過后，距離再縮短15cm。隨著他們向彼此移動(dòng)的速度逐漸變快，大約5小時(shí)后，他們兩個(gè)人就會(huì)貼到一起去。

如果摩擦力不對(duì)這種引力產(chǎn)生任何影響的話，那么我們還是能夠觀察到地球上物體之間的相互引力。在地球引力的作用下，掛在線上的重物會(huì)垂直于系它的繩子。假如有一個(gè)體積龐大的物體恰好在這個(gè)重物的旁邊，那么，系它的繩子就不會(huì)垂直向下，而是向地球引力與其他物體的引力（它很小）矢量和的方向傾斜。1775年，馬斯基林首次在蘇格蘭觀測到山群附近的鉛錘并不是垂直向下的。當(dāng)時(shí)馬斯基林正在將小山的兩側(cè)鉛錘的指向同對(duì)星空極指向之間產(chǎn)生的夾角進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。隨后，人們用更加精密的天平對(duì)地球上的物體之間產(chǎn)生的引力做了更加精確的實(shí)驗(yàn)，才確切地得出結(jié)論，地球上確實(shí)存在互相的吸引力。

即便質(zhì)量不大的兩個(gè)物體之間也能產(chǎn)生微弱的引力，質(zhì)量與引力的乘積成正比，但是很多人卻大大高估了這種引力的力量。曾經(jīng)有一位研究動(dòng)物學(xué)的科學(xué)家拼命說服我，他確定兩艘海船之間相互吸引是因?yàn)槿f有引力的作用。但經(jīng)過計(jì)算我們得出結(jié)論，他的結(jié)論完全不靠譜。兩艘海船都擁有25000t的重量，就算它們之間的距離只有100m，彼此最多也只能產(chǎn)生100g的引力，這樣微弱的引力根本不可能改變海船的位置。我會(huì)在第六章里詳細(xì)地解釋為什么船舶之間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的力。

雖然質(zhì)量較小的物體間產(chǎn)生的吸引力非常微弱，但是如果將物體換成巨大的行星，那么這種引力就會(huì)變得相當(dāng)可觀。海王星——離我們很遠(yuǎn)的一顆行星，盡管它的運(yùn)動(dòng)軌跡在太陽系的邊緣地帶，仍然可以對(duì)地球產(chǎn)生驚人的1800萬噸引力！盡管太陽和地球之間的距離并不算近，但是如果沒有太陽的引力影響，地球才不會(huì)老實(shí)地在自己的軌道上旋轉(zhuǎn)。如果有一天太陽對(duì)地球產(chǎn)生的引力不起作用了，那么，地球會(huì)順著太空軌道的切線飛向浩瀚無垠的宇宙深處（圖42）。

圖42　地球的公轉(zhuǎn)