平方反比定律

平方反比定律 什么是平方反比定律

反平方定律是一个物理学定律，又称平方反比定律、逆平方律、反平方律，如果任何一个物理定律中，某种物理量的分布或强度，会按照距离源的远近的平方反比而下降，那么这个定律就可以称为是一个反平方定律，点光源直接照射一面元时，面元上的 光照度与点光源的发光强度成正比，与点光源到面元的距离平方成反比，并与面元的法线和照射光束方向夹角的余弦成正比，这就是照度的距离平方反比定律。

平方反比定律平方反比定律在很多物理公式中出现，意味着什么？

答：或许这和我们宇宙空间是三维的有关，这些物理量都是在三维空间中传播。

在物理学中，万有引力定律和库仑定律，描述力的强度都是和距离平方成反比，这其中肯定有着更深刻的原理。

我们假设一个点光源，在真空中朝四周发出一道球面光，球面上拥有数以亿计的光子，这些光子以光源为中心扩散，半径为r时，球面面积A=4πr^2。

于是随着球面的扩散，球面上光子的密度，就和半径的平方成正比。

这个思想也可以用于平方反比定律，在物理学中，如果一个物理量的强度分布，与空间距离密切相关，并在扩散时保持能量的总量不变，那么这个物理量的强度，一般会偏爱于平方反比定律。

“场”是描述基本力的数学化模型，万有引力中有引力场，电磁力中有电磁场，一个点质量或者点电荷，在周围激发的“力场”，会在空间中扩散，就如光子的扩散一样。

场距离“场源”越远，扩散形成的面积越大，面积大小和距离平方成正比，密度和面积成反比，于是强度就和距离平方成反比。

这是三维空间中，球体面积公式决定的，自然界中的事物对球有着特殊的爱好，比如天体趋向于球体，基本粒子的模型也是球体，或许这正是大自然偏爱平方反比定律的原因。

但是大自然并非只看好平方反比定律，也有很多定律以其他的形式呈现，比如胡克定律和距离的平方成正比，天文学中的潮汐力和距离的三次方成反比，两个点电荷对第三个点电荷的叠加作用，也是和距离三次方成反比的。

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空间的属性这是要解释这个问题，我们需要先从“质量”说起，质量的具体含义到底是什么？上过高中的同学可能会这么回答：质量是改变物体运动状态的难易程度。

但是如果你想象一下，质量大的铁球和一个质量小的铁球，如果从同一个高度放下来，两个铁球是同时落地的。

其实非常巧合有没有？要知道质量大的铁球，要改变它运动状态的难度也大，加速下落也费劲。

质量小的，要改变它运动状态的难度也小，加速下落也简单一些。

但它们竟然恰恰好，同时下落，这说明引力的质量和惯性质量是一致的。

在这个结果的基础之上，我们再来现象一下类似于引力或者库仑力的相互作用，这种强度随着距离的平方减弱。

我们可以想象一下，空间里有一个布满了小点的气球，随着气球的膨胀，气球表面的单位面积的小点的密度也是随着尺度的平方而减少，但是气球表面总的小点数量是不变。

所以，其实反映了空间的属性是三维的。

同时也暗示着守恒律的存在。