1.2 地球作为一个力学研究对象

    地球作为力学研究对象，其现象是丰富多彩的。这里，现象丰富并不是说地球上有那么多实验室，我们可以做很多力学实验。这里所说的作为力学研究对象的地球是强调其本身的力学性质，而不是那些人类建立起来的实验室里可以完成的那些实验。

    地球最为人熟知又最具有戏剧效果的性质莫过于它的引力场。让我们分两部分来阐述这个问题，牛顿力学的观点和爱因斯坦广义相对论的观点，虽然在某些部分二者有传承的关系。

    地球是和牛顿著名的万有引力定律息息相关的。不管可不可信，据说牛顿是在剑桥看到了苹果落地而开始考虑引力的问题的。因此地球作为一个引力源，是牛顿研究引力问题的起点，但仅只是起点，如果没有开普勒从第谷的精确的天文观测资料总结出来的开普勒三定律，牛顿的平方反比律就只是没有基础的空中楼阁。而后来卡文迪许用扭枰实验证实了这个定律也是意料之中的事。当然，扭枰实验是非常重要的，因为从牛顿万有引力定律加上牛顿力学可以推出开普勒三定律只是说明 了牛顿的理论在太阳系的尺度是适用的，而扭枰实验表明这个理论在实验室尺度依旧是对的。这也就更加突出了牛顿的成就。事实上，关于平方反比律的实验以及观测验证从来没有停止过，目前仍然是一个研究热点。一个方面就是检验在更小尺度平方反比律的适用性，另外一个方面就是检验在更大的星系尺度这个定律的适用性。

    和牛顿的苹果有关的另一个实验就是伽利略的比萨斜塔实验了。这是一个早于牛顿的苹果的实验，但是这是一个有深刻意义的实验。在实验之前，伽利略就从逻辑的自恰性上推出了轻重两球同时落地的结论，最终被实验证实。但是这个实验更深刻的意义在于它暗示了作为引力荷的质量和作为惯性源的质量是等效的。正因为如此，我们在讨论引力场中的运动时可以安心地将牛顿第二定律里的加速度a换成引力加速度g。这个实验也最终被爱因斯坦注意到，他以此和其他实验为基础创立了广义相对论。

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