第253章 萬有引力定律的缺陷!為什麽是平方反比?李奇維看著台下的眾人,嘴角露出一絲笑容。
果然,所有人都想把他這個物理學第一天才拉下馬。
看看那些年輕臉龐上的激動神情,還有那躍躍欲試的眼神。
李奇維忽然感慨,好像他在前世時都沒有享受過這種感覺。
而是被淹沒在題海之中,成為那些試卷下的犧牲品,產生了對科學的厭煩情緒。
回到這個時代,他才終於體會了科學的魅力。
從書本上學,和親身經歷一遍,感受天差地別。
李奇維定了定神,然後拿起粉筆開始在後面的黑板上畫圖。
他首先在左右兩邊各畫了一個巨大的圓圈,然後直線將兩個圓的圓心連接在一起。
最後,他在示意圖的上方寫下了一個大大的方程式。
【F=G·Mm/R】
嘩!
當李奇維寫完方程式後,台下一片嘩然。
不是因為看不懂,而是看的太懂了。
這個公式實在是太有名了。
因為它就是牛頓的萬有引力定律。
兩個相互作用的物體,它們之間的萬有引力大小與距離的平方成反比。
不要說是本科生,哪怕是中學生也對這個公式無比熟悉。
因為這個理論就是在中學時候教授的。
正是因為有了這個公式,牛頓才能解釋天體之間的運動。
這個公式也把牛頓送上了神壇。
偉大天體的運動也要符合人類筆下的計算結果。
人定勝天!
然而現在,布魯斯教授說要問一個問題,難道是萬有引力定律?
“怎麽可能,難道萬有引力定律是錯的?布魯斯教授不會是有什麽最新發現吧。”
“我的上帝,布魯斯教授剛剛對牛頓力學三定律下手,現在又要對萬有引力定律下手了?”
“我物理學所有課程都是滿分,我無法想象萬有引力定律會有什麽問題。”
“別急,布魯斯教授只是寫這個公式而已,沒說它是錯的。”
“也許他是想讓我們算天體的運行軌道呢。”
“據說布魯斯教授在10年前,就計算了一道非常複雜的天體問題,也許他是想故技重施。”
“那布魯斯教授輸定了,我可是專門研究過那種題型,手到擒來。”
“.”
李奇維還沒開始問,台下就已經開始議論紛紛了。
雖然前排的大佬們都很淡定,但那些年輕的學生們可都是好動的主。
因為萬有引力定律實在是太出名了。
所有學生都非常有自信。
這時,李奇維笑道:“看大家的表情,我想我就不用介紹這個示意圖和公式了。”
“我的問題很簡單。”
“為什麽萬有引力定律中,引力是和距離的平方成反比。”
“數字2為什麽不能是1.9,不是2.1,也不是3或者4。”
“在座各位,你們誰能回答這個問題嗎?”
轟!
死一般的寂靜。
整個大禮堂內上千人,此刻全部都傻眼了。
所有人都呆呆地看著黑板上的公式。
萬有引力和距離平方成反比,這不是課本上教的嗎?
好像老師教授們從來沒有提過平方這個問題。
這時,李奇維又加了一把料,說道:“你們在學習萬有引力定律的時候,有想過這個公式是怎麽來的嗎?”
嘩!
禮堂內的學生更懵逼了。
“對啊,萬有引力公式是怎麽來的?我怎麽想不起來了。”
“額,好像當時老師上課時沒有提到,就說牛頓給出了這個公式。”
“我的老師說了:記住就行,不要鑽牛角尖,對考試沒有用。”
“我隱約記得,牛頓是從開普勒三定律中得到靈感,提出了萬有引力定律,但確實沒有推導過程。”
“我物理好,我可以確定,牛頓沒有解釋為什麽是平方反比。”
“.”
這一下,學生們徹底不淡定了,所有人都焦急地和周圍人討論。
他們實在不知道為什麽一定是平方,不是立方,不是2.1。
這裡面難道有什麽隱藏的缺陷嗎?
人群之中,有一個青年眉頭緊蹙,一雙深邃的眼睛緊緊盯著黑板上的公式,若有所思。
不要說學生們,就連前排的大佬,此刻也有不少人一頭霧水。
不過邁克爾遜、密立根幾人顯然不在此列。
同時,他們內心感歎,布魯斯實在是太會教學了。
難怪對方能把自己國家的教育辦的風生水起。
他創建的私立大學,黃埔理工大學更是飛速發展。
僅憑這種調動學生研究學習積極性的手段,布魯斯就是當之無愧的教育大師。
牛頓的萬有引力缺陷,他們這些老一輩的物理學家,都是知道的。
只不過為了方便教學,大佬們故意把課本上某些內容省去了。
畢竟對於本科生而言,如果前期不能打好基礎,內容過於複雜,反而不利於成長。
所以在場的學生們,除非是那種涉獵特別廣,喜歡鑽牛角尖的人,否則不可能有人知道這個問題該怎麽回答。
足足過了5分鍾,台下的學生依然沒有人舉手。
所有人都垂頭喪氣的。
之前他們還看不起經典物理學,覺得那些都是老古董了,沒什麽值得研究。
結果布魯斯教授直接啪啪打臉。
熟悉的不能再熟悉的萬有引力定律,竟然也有讓人不為人知的一面。
果然薑還是老的辣。
這一刻,大家對於李奇維的崇拜又上一分。
原來對方的成就不僅僅是天才,而是他對經典物理的深刻洞察。
凡事都要思考問題的本質。
李奇維看見眾人的反應笑了笑,心道待會還有你們更震驚的呢。
哥我今天來就是專門虐你們美國佬的。
誰讓你們後世那麽狂妄。
“看來是我贏了,所以大家回去後,還是老老實實認認真真地研究經典物理學吧。”
“只有把經典物理學研究透徹了,你才能明白現代物理學的核心是什麽。”
“不過,這個問題還是要解決的。”
“我看就由邁克爾遜教授來說吧。”
台下頓時響起一陣掌聲。
邁克爾遜如今是美國物理學會的會長。
基本算是美國物理學界的第一人,和櫻花國的長岡半太郎類似。
“咳咳,其實這個問題,我也沒有十足的把握。”
“因為有些現象,直到現在為止,依然沒有解決。”
“你們如果仔細看過玻爾筆記,就會知道,布魯斯教授曾堅決反對經典物理學過時的說法。”
“你們啊,是撞到人家的槍口上了。”
邁克爾遜的話讓很多人尷尬地笑了。
“首先可以確定一點,牛頓當年提出萬有引力定律時,並不是推導而來。”
“他是根據開普勒三定律,再加上一些其他理論,總結出的平方反比定律。”
“這個理論有一個前提,那就是行星繞太陽運行的軌道一定是閉合的。”
“否則的話,萬有引力定律無法解釋。”
“基於這個原理,1873年,法國數學家約瑟·伯特蘭,發表了著名的伯特蘭定理。”
“這是一種數學分析方式,即假設行星的軌道稍微偏離了原有軌道時,會發生什麽情況呢?”
“伯特蘭通過複雜的數學計算,發現如果行星偏離軌道後,想要繼續保持穩定,那麽只有兩種情況。”
“要麽是符合平方反比,要麽是符合線性規律。”
“前者就是萬有引力定律,後者就是胡克定律。”
“行星可以繞著太陽做圓周運動,或者做彈簧運動。”“這就是牛頓萬有引力定律中,平方反比的由來。”
“裡面是有嚴格的數學關系支撐的。”
“我們不得不感歎大自然的神奇,如果行星想要保持閉合穩定,它就必須符合這個條件。”
轟!
邁克爾遜的解釋讓所有學生頓時震驚的呆住了。
什麽情況啊!
簡簡單單的萬有引力定律竟然還有如此複雜的背後原因。
那個什麽伯特蘭定理,一聽就高深無比,估計要用到很深奧的數學知識。
此刻,學生們才明白,他們學的那點物理知識,遠遠談不上經典物理。
連門都沒有摸到呢。
之前質疑李奇維的那個學生,也羞愧地耷拉著臉,感覺有點難為情。
自己是拿無知當勇氣了。
布魯斯教授果然不是自己能碰瓷的。
“嗐,這下糗大了,就我這種水平還想研究現代物理學呢?”
“媽媽,我要報警,為什麽我學的物理學和人家的不一樣。”
“我終於明白以前看過的一句華夏古語是什麽意思了,知其然不知其所以然。”
“.”
不過,人群中忽然又一個學生問道:“布魯斯教授,我還是想問一下。”
“即便我們不知道那個伯特蘭定理,但無論怎麽說,萬有引力定律還是被解釋清楚了啊。”
“只是我們不知道而已。”
“而且這恰恰說明經典物理學沒有挖掘的東西了啊。”
還是有人不死心。
這個學生說的也對。
伱布魯斯問為什麽會是平方反比,我們確實不知道。
但只要我們哪天看到了伯特蘭定理,不就能搞清楚這個問題了嘛。
說到底,經典物理學還是被研究透了。
面對小夥子的死纏爛打,李奇維會心一笑。
看來他們還是沒有認真聽邁克爾遜剛剛的話。
對方說有些現象還不能解釋,而且還提到了閉合軌道。
邁克爾遜剛剛想繼續開口,李奇維就用眼神示意製止了他。
邁克爾遜無奈一笑,也罷,就讓布魯斯好好教育你們這幫不知天高地厚的小子。
這時,李奇維剛準備要說出,萬有引力定律不能解釋的現象是什麽。
忽然,又有一個年輕人站了起來。
他就是之前那個眉頭緊蹙,看著公式若有所思的人。
只見對方非常恭敬地說道:“您好,布魯斯教授,我叫愛德文·哈勃,來自芝加哥大學天文學專業。”
“我今年剛剛畢業。”
謔!
李奇維一驚,好家夥,人群中竟然還隱藏著一位大神啊。
大名鼎鼎的哈勃!
後世以他名字命名的哈勃望遠鏡可謂是家喻戶曉。
它讓物理學家們了解了宇宙深處的神秘和浩瀚。
哈勃是研究現代宇宙理論最著名的人物之一。
他是給宇宙膨脹理論提供證據的第一人,也就是所謂的星系紅移定律。
他建立了大尺度宇宙的概念,開創了星系天文學,被稱為“星系天文學之父”。
當然,此時的哈勃只是個剛本科畢業的小年輕,說話還有點拘謹。
“關於平方反比定律,我想到了一個更通俗易懂的解釋。”
“希望布魯斯教授和在座的各位教授們,能夠指點我一下。”
“我認為平方反比的本質,是因為我們生活在一個各向同性的三維空間之中。”
“不僅僅是萬有引力定律,庫侖定律也是平方反比。”
“假設有一個天體,它向外釋放引力。”
“那麽在同一個時間點,引力會形成一個球面。”
“而由於空間是各向同性的,所以球面上的引力是均勻分布的。”
“每個點的引力密度大小是相同的。”
“且每個點的引力就等於球面的引力之和除以整個球面的面積。”
“球面的面積公式是4πR。”
“所以球面上每個點的引力自然就和半徑的平方成反比。”
“這就是平方反比定律的本質。”
“它不僅可以解釋萬有引力,還能解釋其他任何遵從這個定律的現象。”
轟!
哈勃的言論瞬間讓禮堂內沸騰了。
所有人都不約而同地看向那個年輕人。
單薄的身影,卻顯得高大無比。
他竟然想到了這樣一種解釋方法。
哪怕是中學生都能聽懂。
和伯特蘭定理需要複雜的數學知識不同,哈勃的解釋甚至可以直觀地去想象。
所有學生都激動地上躥下跳。
“原來我們芝加哥大學還隱藏哈勃這樣的大神。”
“我的上帝,這個解釋也太簡潔優美了。”
“厲害,實在是厲害,一下順帶把庫侖定律也解釋了。”
就連邁克爾遜和密立根也朝哈勃看去,兩人非常震驚。
“芝加哥大學竟然還有這樣的好苗子,以前怎麽沒發現。”
“密立根,你必須要把他留住,不能讓他跑了。”
邁克爾遜眼神火熱,一個美國本土的物理好苗子,簡直就是他的心肝寶貝。
真實歷史上,哈勃本科畢業後就去英國進修了,而且學的還是法律。
不過後來他又回到芝加哥大學,攻讀博士學位。
此刻,年輕的哈勃瞬間把場內氣氛推向了高潮。
竟然有人能回答了布魯斯教授的問題,而且比邁克爾遜教授的回答還要精妙。
甚至有好事的學生戲謔地說道:“布魯斯教授,您該道歉了。”
引得眾人哈哈大笑。
李奇維感慨地看著哈勃,果然是未來的大神啊。
雖然對方沒有獲得過物理諾獎,但這絲毫不影響他的地位。
大佬年輕時就已經這麽犀利了。
李奇維又想到了愛因斯坦、勞厄等人,要是他們在這裡,估計也能想到吧。
不過嘛!
你們再牛逼,也比不過你李哥我這個穿越者啊。
面對眾人的起哄,李奇維笑著說道:“哈勃是吧,非常好,未來的物理學一定有你一席之地。”
“考不考慮做我的博士生?”
聽到李奇維當著這麽多人的面誇讚,哈勃害羞的臉微紅了。
僅憑這一句話,哈勃的名氣瞬間就超越很多教授了,能算物理學界的一號人物了。
邁克爾遜聽到李奇維的話,差點激動地站起來。
“這個布魯斯,還想當面搶人。”
“不行,會後我一定要向他抗議。”
密立根笑道:“教授,放心吧,布魯斯肯定是說著玩的。”
“他布魯斯敢搶哈勃,我密立根就搶錢五師。”
禮堂內的學生們則羨慕不已。
他們懊惱自己怎麽想不出這個答案,不然就能得到布魯斯教授的青睞了。
然而,李奇維的下一句話,直接讓所有人大腦瞬間宕機。
“不過,很可惜,你的解釋是錯的。”
轟!
禮堂內鴉雀無聲。
無數人心中震驚:布魯斯教授,你是想耍賴啊!
(本章完)