萬有引力定律

萬有引力定律（英語：Newton's law of universal gravitation），定律指出，兩個質點彼此之間相互吸引的作用力，是與它們的質量乘積成正比，並與它們之間的距離成平方反比。

萬有引力定律是由艾薩克·牛頓稱之為歸納推理的經驗觀察得出的一般物理規律。它是經典力學的一部分，是在1687年於《自然哲學的數學原理》中首次發表的，並於1687年7月5日首次出版。當牛頓的書在1686年被提交給英國皇家學會時，羅伯特·胡克宣稱牛頓從他那裡得到了距離平方反比律。

此定律若按照現代語文，明示了：每一點質量都是通過指向沿着兩點相交線的力量來吸引每一個其它點的質量。力與兩個質量的乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比。關於牛頓所明示質量之間萬有引力理論的第一個實驗，是英國科學家亨利·卡文迪什於1798年進行的卡文迪許實驗。這個實驗發生在牛頓原理出版111年之後，也是在他去世大約71年之後。

牛頓的引力定律類似於庫侖電力定律，用來計算兩個帶電體之間產生的電力的大小。兩者都是逆平方律，其中作用力與物體之間的距離平方成反比。庫侖定律是用兩個電荷來代替質量的乘積，用靜電常數代替引力常數。

牛頓定律的理論基礎，在現代的學術界已經被愛因斯坦的廣義相對論所取代^[1]。但它在大多數應用中仍然被用作重力效應的經典近似。只有在需要極端精確的時候，或者在處理非常強大的引力場的時候，比如那些在極其密集的物體上，或者在非常近的距離（比如水星繞太陽的軌道）時，才需要相對論。

基本定義

牛頓的萬有引力定律可以表示如下：

任意兩個質點由通過連心線方向上的力相互吸引。該吸引力的大小與它們的質量乘積成正比，與它們距離的平方成反比^[2]，與兩物體的化學本質或物理狀態以及中介物質無關。

引力場

引力場是用於描述在任意空間內某一點的物體每單位質量所受萬有引力的矢量場。而在實際上等於該點物體所受的引力加速度。

適用範圍

如果被討論的物體具有空間廣度（遠大於理論上的質點），它們之間的萬有引力可以以物體的各個等效質點所受萬有引力之和來計算。在極限上，當組成質點趨近於「無限小」時，將需要求出兩物體間的力在空間範圍上的積分。

從這裡可以得出：如果物體的質量分布呈現均勻球狀時，其對外界物體施加的萬有引力吸引作用將同所有的質量集中在該物體的幾何中心時的情況相同。（這不適用於非球狀對稱物體）。

存在的問題

儘管牛頓對萬有引力的描述對於眾多實際運用案例來說十分地精確，但它也遭遇到一些理論難題，而且被證實不符合一些重要觀測結果。

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