你需要走多远才能逃离万有引力?- 雷内·劳费尔
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0:07 - 0:09距离地球表面
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0:09 - 0:10六千光年的地方,
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0:10 - 0:13有一个快速旋转的中子星,
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0:13 - 0:15它名叫黑寡妇脉冲星,
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0:15 - 0:19它向互绕彼此旋转的棕矮星
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0:19 - 0:23每隔 9 个小时发出电波。
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0:23 - 0:25当我们身处于地球时,
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0:25 - 0:28你会觉得自己只是
星星狂放芭蕾舞的观测者, -
0:28 - 0:32其实,这两颗星都向你施加引力,
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0:32 - 0:33而你正在努力挣脱,
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0:33 - 0:35相距几十万亿公里的你们
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0:35 - 0:38被引力所联系起来。
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0:38 - 0:42引力是两个有质量的
物体之间所产生的吸引力—— -
0:42 - 0:44任何两个有质量的物体间都存在。
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0:44 - 0:50即宇宙任一物体都吸引其它物体:
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0:50 - 0:52每一颗星星、黑洞、
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0:52 - 0:55人类、智能手机和原子
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0:55 - 0:57都在持续不断地吸引其他物体。
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0:57 - 1:02为何我们觉察不到
自己被拉向几十亿个不同方向呢? -
1:02 - 1:05有两个原因:质量和距离。
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1:05 - 1:10最初描述两个物体之间引力的公式
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1:10 - 1:14是由艾萨克·牛顿在 1687 年所写。
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1:14 - 1:18此后,科学家们对引力的了解
又深刻了许多。 -
1:18 - 1:20但是牛顿的万有引力定律,
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1:20 - 1:24在多数情况下
仍是有效的粗略衡量方法。 -
1:24 - 1:25这个公式这样的:
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1:25 - 1:28两个物体间的万有引力
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1:28 - 1:30等于一个物体的质量
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1:30 - 1:32乘以另一个物体的质量,
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1:32 - 1:34再乘以一个很小的数值
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1:34 - 1:36叫做万有引力常数,
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1:36 - 1:40再除以两个物体间距离的平方。
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1:40 - 1:43若将其中一物体的质量变成两倍,
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1:43 - 1:45那么它们之间的引力也会变成两倍。
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1:45 - 1:47如果它们间的距离变成两倍,
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1:47 - 1:50它们间的引力就只有
原来的四分之一强度了。 -
1:50 - 1:55你和地球间的万有引力
把你拉扯向它的中心, -
1:55 - 1:58你所感知到的这种力量
就是你的体重。 -
1:58 - 2:01假设这个力量有 800 牛顿,
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2:01 - 2:02这是当你站在海平面上的情况。
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2:02 - 2:04如果你去死海旅游,
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2:04 - 2:08重力会增加一点点百分比。
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2:08 - 2:12如果你爬上了珠穆朗玛峰顶端,
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2:12 - 2:16重力会减少微不足道的一点点。
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2:16 - 2:19你爬得越高,重力影响会减弱一些,
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2:19 - 2:21但它不可能消失。
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2:21 - 2:26引力是由时空扭曲所产生,
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2:26 - 2:28时空,即是 3 维空间加上时间——
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2:28 - 2:32它在拥有质量的物体周围弯曲。
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2:32 - 2:36地球的引力能延续到国际空间站,
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2:36 - 2:38虽然空间站距地球 400 公里之外,
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2:38 - 2:41但地球对其引力几乎是原本的强度。
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2:41 - 2:44如果空间站被固定在一根
巨大的柱子上, -
2:44 - 2:46你还是会感受到
与在地面上相比 -
2:46 - 2:50百分之九十的引力。
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2:50 - 2:53宇航员之所以感受到失重,
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2:53 - 2:57是因为空间站
被地球的引力持续拉扯。 -
2:57 - 3:02所幸它一直在快速旋转,
所以不至于撞向地球。 -
3:02 - 3:05当你去到月球表面,
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3:05 - 3:08距离地球 40 万公里外,
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3:08 - 3:10你所感受到的地球万有引力
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3:10 - 3:15已经不足原来的百分之 0.03 了。
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3:15 - 3:18你唯一能感觉到的引力来自于月球,
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3:18 - 3:21而月球引力只有地球的六分之一。
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3:21 - 3:22当你离得更远时,
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3:22 - 3:26地球对你的引力会持续减少,
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3:26 - 3:29但不会降为 0。
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3:29 - 3:31虽然我们被安全地栓在地球上,
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3:31 - 3:38但还是会被遥远天体
和我们周围的物体所吸引, -
3:38 - 3:42太阳对你产生 0.5 牛顿的引力。
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3:42 - 3:45如果你在距离你的手机几米之外,
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3:45 - 3:48你会感受到相互间几皮牛顿的引力,
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3:48 - 3:51相当于你与仙女座星座之间的引力,
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3:51 - 3:54仙女星座
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3:54 - 3:57距离我们 2.5 百万光年,
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3:57 - 4:01但它却比太阳庞大一万亿倍。
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4:01 - 4:03其实,想要逃避引力
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4:03 - 4:04是有方法的。
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4:04 - 4:08如果周围所有的质量都在拉我们,
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4:08 - 4:09若我们挖洞进入地球深处,
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4:09 - 4:12地心引力会如何变化呢,
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4:12 - 4:16假设你在地下不被烤焦或被压垮的话?
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4:16 - 4:20如果你在地球的中心挖一个,
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4:20 - 4:22假定地球是一个完美球形,
虽然它不是—— -
4:22 - 4:26你会感受到来自各个方同等的引力,
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4:26 - 4:28你会悬在空中,进入失重状态,
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4:28 - 4:32其他天体对你产生的作用
则几乎可以忽略不计。 -
4:32 - 4:36所以只有在这样的思维实验当中——
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4:36 - 4:39钻到地心,才能逃离地球万有引力。
- Title:
- 你需要走多远才能逃离万有引力?- 雷内·劳费尔
- Speaker:
- 雷内·劳费尔
- Description:
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观看完整课程:https://ed.ted.com/lessons/how-far-would-you-have-to-go-to-escape-gravity-rene-laufer
每一颗星星、黑洞、人类、智能手机和原子都在持续不断地被对方的万有引力所吸引。所以,为何我们没有感觉到自己被拉向几十亿个不同方向呢?在这个宇宙中,有任何地方能使我们远离这种引力吗?雷内·劳费尔向我们详细讲述了万有引力的不可逃脱性。
课程讲解:雷内·劳费尔,动画制作:TED-Ed。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 04:39
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