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同學(xué)們、家長(zhǎng)們大家好，我們又要開(kāi)始講相對(duì)論了。 萬(wàn)有引力，或引力，是相對(duì)論中的一個(gè)重要概念。 在牛頓的幫助下萬(wàn)有引力是什么，我們已經(jīng)知道了它的大小變化規(guī)律，但是為什么會(huì)出現(xiàn)引力呢？ 這個(gè)問(wèn)題需要愛(ài)因斯坦來(lái)回答。

但在回答這個(gè)問(wèn)題之前，今天我們想談?wù)労芏喑赡耆瞬恢赖氖虑椤?作為同學(xué)們的點(diǎn)心，愛(ài)因斯坦對(duì)引力的解釋留到下次再說(shuō)。

不知道大家有沒(méi)有想過(guò)，為什么重力和距離成反比關(guān)系呢？ 換句話說(shuō)，如果距離增加一倍，為什么吸引力會(huì)減少四倍呢？ 其實(shí)我們都知道，重力的大小不僅與距離有關(guān)，還與重量有關(guān)。 例如，如果地球和太陽(yáng)之間的距離保持不變，地球的重量會(huì)增加到原來(lái)的兩倍，它的吸引力也會(huì)增加到原來(lái)的值。 為什么重量和重力的變化之間不存在平方關(guān)系？ 當(dāng)然，我這里說(shuō)重量，其實(shí)并不嚴(yán)格，應(yīng)該是質(zhì)量，不過(guò)我們暫時(shí)不做區(qū)分，后面會(huì)解釋它們的區(qū)別。

重力與距離平方反比之間的關(guān)系背后隱藏著什么秘密？ 我們馬上就來(lái)揭曉，相信很多家長(zhǎng)即使知道萬(wàn)有引力定律，也不知道這個(gè)秘密。

我們先從做蛋糕開(kāi)始吧。 如果你想給你的朋友做一個(gè)圓形的生日蛋糕，蛋糕胚已經(jīng)準(zhǔn)備好了，大小是2英寸。 現(xiàn)在需要將奶油涂在上面，所以你花時(shí)間準(zhǔn)備了一大塊奶油，并將其均勻地涂在蛋糕表面。 而且你的蛋糕有水果三明治，所以周圍不需要涂黃油。

這時(shí)你的朋友給你打電話說(shuō)會(huì)有很多人來(lái)參加生日聚會(huì)。 2寸的蛋糕還不夠，需要做成4寸的蛋糕。 你可以看一下下面的圖片。 這是2寸蛋糕和4寸蛋糕的尺寸對(duì)比。 這個(gè)時(shí)候需要準(zhǔn)備多少奶油才能覆蓋整個(gè)蛋糕呢？ 并且厚度不能改變。

這其實(shí)需要知道圓形蛋糕的面積。 面積越大，使用的奶油就越多。 長(zhǎng)方形的面積是長(zhǎng)乘以高，正方形的面積是邊長(zhǎng)的平方，即邊長(zhǎng)乘以邊長(zhǎng)。 圓的面積與半徑有關(guān)，半徑為π（即3.1415926）乘以半徑的平方。 蛋糕的2英寸和4英寸是指直徑，半徑是其一半，即1英寸和2英寸。 當(dāng)半徑從1變?yōu)?時(shí)，它變成原來(lái)大小的兩倍。 面積與2倍無(wú)關(guān)，而是與平方有關(guān)，即4倍。

現(xiàn)在再想一想，覆蓋一個(gè)2英寸的蛋糕需要多少黃油？ 一定是原來(lái)奶油用量的4倍，或者還是可以用同樣的奶油量萬(wàn)有引力是什么，但是奶油的稠度會(huì)減少4倍，到原來(lái)用量的1/4。 了解了這些之后，你可能就明白為什么外面賣的蛋糕或披薩的價(jià)格從3英寸翻倍到6英寸了。

我們看看這是否也是平方比關(guān)系？ 類似于重力？ 重力與距離的關(guān)系也就是半徑與面積的關(guān)系。 太陽(yáng)發(fā)出的引力向各個(gè)方向傳播。 這節(jié)課不像蛋糕是圓面，而是像蛋殼一樣的球面。 當(dāng)?shù)厍虻教?yáng)的距離加倍時(shí)，相當(dāng)于球的半徑加倍。 這個(gè)時(shí)候，球體肯定會(huì)變大，而且肯定會(huì)增大2倍以上。 我想大家都已經(jīng)猜到了。 是的，它會(huì)增加半徑平方的倍數(shù)，即4倍。

這時(shí)，太陽(yáng)發(fā)出的引力就像抹蛋糕一樣，引力就是奶油，但我們不能增加奶油。 如果距離增加到2倍，面積就會(huì)增加到4倍，所以重力霜肯定會(huì)被稀釋到原來(lái)大小的1/4。 現(xiàn)在我們來(lái)看一下重力的大小與距離的關(guān)系。 是半徑和面積的關(guān)系嗎？

我想這套原則大家都應(yīng)該明白。 如果您認(rèn)為這僅在計(jì)算重力時(shí)使用，那么您就完全錯(cuò)誤了。 其實(shí)很多問(wèn)題都可以用這套思路來(lái)解釋。 例如，為什么火星現(xiàn)在是一顆死亡星球？ 為什么螞蟻從很高的地方掉下來(lái)卻不會(huì)摔死？ 如果有哆啦A夢(mèng)的放大燈，真的可以把人變成巨人嗎？

聽(tīng)完這些問(wèn)題，你可能會(huì)說(shuō)，這些都在哪里？ 這些問(wèn)題之間有何聯(lián)系？ 大家慢慢聽(tīng)我說(shuō)，看看有沒(méi)有道理。

我先說(shuō)為什么火星現(xiàn)在是一顆死亡星球。 主要原因之一是火星不像地球那樣受到磁場(chǎng)保護(hù)，直接暴露在太陽(yáng)風(fēng)中。 即使火星上有生命，也被太陽(yáng)風(fēng)消滅了。 火星為什么沒(méi)有磁場(chǎng)？ 主要是因?yàn)榛鹦菦](méi)有地球那樣的巖漿核心。 原來(lái)火星上有巖漿核。 它與地球一起誕生于近45億年前，也是一個(gè)充滿巖漿的大火球。 后來(lái)，熱量慢慢散去，巖漿冷卻，變成了巖石表面，越來(lái)越厚。 我們的星球也是如此。 只不過(guò)火星冷卻得快，而地球冷卻得慢，所以地球內(nèi)部還有大量的巖漿，但火星上的巖漿幾乎全部冷卻成了巖石。

問(wèn)題的關(guān)鍵是為什么火星冷卻得這么快而地球冷卻得這么慢？ 這與地球的面積有關(guān)。 行星越大，發(fā)出的熱量就越多。 地球的半徑大約是火星半徑的兩倍，這意味著地球的面積將是火星的4倍，與上面提到的雞蛋殼是一樣的。

說(shuō)到這里，有的同學(xué)可能會(huì)有疑問(wèn)。 地球更大，所以同時(shí)地球應(yīng)該散發(fā)更多的熱量。 為什么火星首先變冷？ 關(guān)鍵是看哪顆行星原本擁有比火星更多的熱量。 行星越大，最初的熱量就越多。 熱量的多少與球的面積無(wú)??關(guān)，而是與體積有關(guān)。 地球的面積是火星的4倍。 這是平方關(guān)系，而體積是立方關(guān)系。 即2×2×2，地球比火星大8倍。 雖然地球的面積比火星大4倍，但它的總熱量更大，是火星的8倍。 最終，火星比地球先散發(fā)熱量。 這是火星現(xiàn)在成為一顆死亡星球的主要原因之一。

解釋完這個(gè)問(wèn)題，剩下的兩個(gè)就留給大家思考了。 我也會(huì)給你一些提示。

第一個(gè)問(wèn)題，螞蟻從高處掉下來(lái)不會(huì)死，但人會(huì)死。 那是因?yàn)榭諝庾枇εc下落物體的接觸面積有關(guān)，而重力與重量有關(guān)，而重量又與體積有關(guān)。

第二個(gè)問(wèn)題是，哆啦A夢(mèng)的放大燈真的能把人變成巨人嗎？ 成為巨人的關(guān)鍵在于成為巨人后骨骼是否還能支撐身體的重量。 骨骼的支撐力與骨骼的橫截面積有關(guān)，重量與身體的體積有關(guān)。

你知道如何回答這兩個(gè)問(wèn)題嗎？ 請(qǐng)?jiān)谙旅娴脑u(píng)論中告訴我。 好了，今天就到此為止。 這次我們深入研究了牛頓萬(wàn)有引力之間的平方反比關(guān)系。 下次我們將正式解釋愛(ài)因斯坦是如何解釋引力的產(chǎn)生的。

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