伽利略证明了重物和轻的物体可以以相同的速度落到地面上。
确实,在地球的大气层中,如果你同时放下保龄球和羽毛,那么保龄球的下降速度肯定比羽毛快,但这实际上是宇宙法则中的一个例外。事实上,如果当你进入宇宙真空中时,那么你可以看到一根羽毛和保龄球以相同的速度掉落。
轻如鸿毛,重如“泰山”
正如人们所说,在16世纪,伽利略(Galileo)爬上了比萨斜塔,并从塔顶同时放下两个不同重量的球。当它们同时着地时,他证明了重力对物体加速度的影响是相同的,与质量无关。后来,艾萨克·牛顿(Isaac Newton)利用等效原理从数学上也证明了这一点:在均匀的引力场中,所有物体都会以相同的加速度下落。在地球上,这一数值为9.8 m / s ^ 2。
那么,为什么羽毛会比保龄球下降得慢?答案很简单,因为空气的阻力。这和用圆球代替方形魔方的原因是一样的:某些形状和材料会比其他形状产生更大的空气阻力,从而减慢它们下降的速度。但是,只要去除了所有的空气,不管是一根羽毛、保龄球、足球还是魔方,它们都会以同样的速度掉落。在2014年,物理学家布莱恩·考克斯(Brian Cox)参观了世界上最大的真空室,并对这一概念进行了测试。
这就是爱因斯坦的等效原理,强调的是重力与速度的关系。钢笔的加速度、保龄球的加速度,还是你自己脚上的重量,它们都是一种力的产物。
考虑到大物体
好吧。但是,如果一个物体的大小和重量是难以置信的大,那么情况又会是怎样的?一个真正极端的物体难道就没有更大的引力吗?
事实上,有其他理论可以证明这一点。中子星是宇宙中最稠密的天体之一,它是由一颗比太阳大数倍的恒星压缩成类似于一个城市大小的天体而成的。理论认为,将中子星连在一起,其引力能的大小会导致它下落的方式与保龄球不同。
我们都知道羽毛很轻,扔出去总得飘好久才会落地,而铁球或是铁块,脱离双手后则会迅速坠落,但是降落速度快慢真的和物体轻重有关吗?