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科学地球为什么绕着太阳转？它又为什么自己旋转？答案您绝对不会想到( 二 )


导出的L总是常数 ， 用L表示Fc 可以写成
。 这样可以求得“离心效应势能”Uc 。 当然“效应” 一词只是物理学家们的小幽默：“对对对我知道离心力不是一种真正形式的力 ， 只是幽默一下 ， 别杠 。 ” 。
看总势能U=Ug+Uc, ， 为什么轨道能稳定存在似乎有了答案 。 为了更好的演示 ， 物理学家们经常使用“势能图”——一种描述力和能量的直观方式 。 要理解它并不难 ， 只要想象将一颗小玻璃球放在线上然后想象它会怎么滚动 。 例如下图线上的“小球”会向左滚动 ， 但距离不会太远 。
科学地球为什么绕着太阳转？它又为什么自己旋转？答案您绝对不会想到
本文插图
用与太阳的距离表示的势能曲线 。 当行星太靠近太阳 ， 离心力会把它“甩开“ ， 当行星距离过远 ， 引力又会将它”拉回来“ 。 一个稳定的约束轨道中的行星没有足够的力从势能曲线的”坑“里甩出来 。 这张图也解释了为什么很难进入一个运行轨道 ， 因为当你从远处向轨道前进 ， 会有足够的力迫使你回到原点 。
一个稳定轨道在势能曲线的凹槽内 。 如果离的太远引力将它拉回 ， 离得太近离心力又会把它甩开 。
科学地球为什么绕着太阳转？它又为什么自己旋转？答案您绝对不会想到
本文插图
如果你还想要一个对宇宙感到有趣的理由 ， 那么——稳定的引力轨道只存在于二维和三维宇宙中！引力和声波光波的衰减是一样的（在我们的例子中是1/R2） ， 所以假设我们的宇宙是D ， 引力Fg为
， 当维度D3, ， 产生的引力势能
。 当D=2. ， 引力势能
。
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维度数量越高 ， 引力衰减越快 。 一维宇宙不存在圆周运动和轨道 。 二维和三维宇宙里力在稳定轨道处平衡 。 四维宇宙中物体只能掉落或飞出（掉落或飞出取决于它的角动量） 。 五维或五维以上 ， 如果距离近则引力主导 ， 距离远离心力主导 。
对低维度宇宙（2维/3维）来说 ， 在形成轨道的区域小R面对的是更强的离心力 ， 大R面对的是更强一点的引力；对高维宇宙来说 ， 小R面临着更强的引力 ， 大R面临的是更强的离心力 ， 所以物质的结局只有两种——被抛出或坠落 。


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