在真空下羽毛和铁球并不是完全同时落地,而是羽毛比铁球提前了难以察觉一小会儿,具体原理?

Question

在真空下羽毛和铁球并不是完全同时落地,而是羽毛比铁球提前了难以察觉一小会儿,具体原理?

Answer 1

是四种基本力之外的---超负载力
这是一个“老掉牙”的故事,想必大家都听说过.16世纪末,意大利著名物理学家伽利略,在比萨斜塔上做了一次公开实验：他的两只手中,拿着两个不同重量的铁球,一个十磅重,一个一磅重,两个铁球同时脱手,而且同时着地.这个实验结果,推翻了亚里士多德保持了两千多年的理论,因而在近代物理学史上传为佳话.
　　可是问题并没有就此完结.现代物理学的理论可以证实,真空中两个不同重量的铁球,从相同的高度同时下落,一定会同时着地的.但是两个不同材料构成的物体,比如一根羽毛和一个铁球,是不是也具备同样的性质呢?
　　我们知道,在生活中,羽毛的下落速度,明显比铁球慢得多.据说这也是当初亚里士多德理论的来源之一.伽利略认为,这是由于羽毛的重量太轻,因此在下落的过程中,会受到较大的空气阻力.如果在真空中,羽毛和铁球从相同的高度同时下落,一定也会同时着地的.
　　由于实验条件的局限,伽利略没能在有生之年完成这个实验.随着科技的发展,人类在自然界中制造出了高真空,伽利略的遗愿终于可以实现了.在真空中,人们看到羽毛和铁球从相同的高度同时下落,果然是同时着地的.
　　本来,这个悬案应该到此为止了.可是进入20世纪以后,人们又发现了新的问题.1922年,匈牙利科学家富佛斯在一次真空实验中发现,不同重量、不同材料的物体,从相同的高度同时下落,并不是完全同时着地的,而是存在微小的时间差距.但是富佛斯的发现并没有引起当时物理界的关注.
　　富佛斯的发现被搁置了60多年.直到1986年,世界物理学界才开始认真研究富佛斯的真空下落实验,结果得到了令人更为吃惊的结论：在真空中,羽毛竟然比铁球先着地!400年前伽利略的猜想,又被推翻了.
　　经过大量细致的研究,现代的物理学家们总结出了如下结论：正在下落的物体,不仅受到重力的作用,而且还有一个较小的“排斥力”在捣乱.这种“排斥力”的方向刚好与重力相反,因此影响了物体下落的速度.现代物理学中,把这种“排斥力”称为“超负载力”（也称为“超电荷力”）.由不同材料构成的物体,所受到的“超负载力”也不同.这就是“真空中羽毛比铁球下落快”的原因.
　　在“超负载力”被发现之前,人类所知道的“力”总共可以归结为四大类,即万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用.而这种“超负载力”不能归于四类中的任何一类,只能独立成“第五种力”.
　　当然,这“第五种力”是不是存在,物理学界尚有争论,因为大量实验的结果并不是完全一致的.因此,人类对这种“超负载力”的认识,还处在初级阶段.亚里士多德和伽利略这两位伟人留给后人的悬案,何时能够完全了结呢?让我们拭目以待吧.