跳水运动员的重力之舞
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奥运会的水上项目中，有一项惊险刺激却又不乏美感。运动员站在数米高的跳台上纵身一跃，在空中转体翻腾，然后嗖地一下落入水中。你一定对高台跳水运动不陌生，而运动员在入水之前的腾空坠落，是在一种地球上存在范围很广的力的作用下完成的，它就是重力。
关于重力的发现，不得不提到著名的物理学家艾萨克·牛顿。说起牛顿，你可能会想起那个砸到他脑袋上的苹果，老师们常用这个故事来鼓励你认真观察生活，勤于思考。不过事实上，这只是个故事，在历史上也许并没有真实发生过。虽然，故事可能是假的，理论却是真的。
1687年，牛顿在自己的著作《自然哲学的数学原理》一书中首次提出了万有引力定律：宇宙中的一切质点都以一种力吸引其他各个质点，力的大小与各质点质量的乘积成正比，与物体间距离的平方成反比。听起来可能有点深奥，让我们换一种说法。
此时此刻的你，正在受到地球上，甚至宇宙中全部物体的吸引。比如你的手机、电脑、厨房里的牛奶，还有更远的，比如教室里的黑板，甚至是远处的喜马拉雅山和南极洲的企鹅。总之，你能想到的一切，都会对你产生引力。但是，假如你左手拿着一粒黄豆，右手捧着一颗土豆，那么土豆对你的引力更大。这是因为土豆的质量比黄豆更大。而你手边的土豆，也会比远方农田里一颗差不多大的土豆对你的引力大，因为，你手中的土豆和你之间的距离更短。
你或许想问，我似乎根本没有感受到土豆执着的吸引啊？这是因为引力实在太弱了。在自然界中的四种基本作用力中，引力是最弱的一种（其他三种分别是强力、弱力、电磁力）。所以我们一般难以察觉。但如果有个硕大无比同时又离你很近的物体，效果可就不太一样了。远在天边近在眼前，低头看看，这个物体就是你脚下的土地，确切的说，是我们赖以生存的地球。
地球上的每一个点都在对你产生着吸引，当我们把这所有的力都综合起来，它们整体的作用效果就等同于你受到了一个来自地球的力。由于地球的质量恒定，而你站在地球上也使得你到地心的距离恒定，所以这个力的大小只和你自己的质量成正比，方向垂直向下，指向地心——这就是大名鼎鼎的重力。
利用重力永远直指地心的特点，工程师发明了铅垂线。也就是用一根细绳绑着重物，它静止时细绳的指向就是“正下方”，而利用重力与物体质量成正比的性质，科学家发明了能称出物体质量的秤。
重力与你如影随形，你早就习惯了有它存在的世界。可你有没有想过，假如有一天你去了一个没有重力的世界，那些司空见惯的现象是不是都会变样了呢？的确如此！我们之所以能稳稳当当地站在地上，没有飘起来，正是因为重力的作用。相比之下，月球上的重力只有地球的六分之一，宇航员走路会一跳一跳地，看起来还有点滑稽。而且，假如你在地球上划一根火柴，会看到泪滴形的火焰。曾经有宇航员在国际空间站划火柴，由于没有重力驱动的热对流，太空中的火焰变成了圆滚滚的球形，看起来就像橱窗里的水晶球一样！
参考资料：
1. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%95%E5%8A%9B#cite_note-2
2. https://spaceplace.nasa.gov/what-is-gravity/en/
3.「英」海伦 · 切尔斯基 《茶杯里的风暴》 北京联合出版公司
作者：比邻星
审稿： 张轩中（中国科普作家协会会员，中国物理学会会员）
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