苹果砸出来的大发现

一提到万有引力，人们就会想到牛顿（图2-2）从苹果落地的现象受到启发的故事，据说英国人在牛顿死后，还精心地保护着那棵苹果树，树死后又移到牛顿纪念馆里供人们参观。

苹果落地是人们常见的事，牛顿是受到什么启发从而发现了万有引力呢？

（图2-2）牛顿画像

据说牛顿在幼年时，并不特别聪明。他和其他儿童一样，爱玩风筝、风车等类的小玩具，不同的地方是他有个遇事爱独立思考的特点。在学生时代，他专心致志地刻苦读书，掌握了牢固的基础知识。大学毕业后，他在伽利略落体试验研究成果的基础上，进一步深入研究物体的运动规律，总结出著名的牛顿三大定律。为了计算物体的运动及其轨道，牛顿还创立了微积分，为进一步探索自然奥秘提供了锐利的工具。

当时，天文学家开普勒已总结出了行星运动的三定律，但太阳系里的各个星体为什么能如此和谐地运转，开普勒的学说还没能解答。牛顿决心解开这个谜，他不分昼夜地苦心琢磨。一天，他正在沉思，突然一个熟透了的苹果从树上落下来，正掉在他面前的草地上。这件人们熟视无睹的小事，突然打开了他的智慧之窗，使他的思路顿时明朗起来。他想：苹果为什么偏偏往下落、不往左也不往右落、更不会飞上天去呢？

牛顿立即进行了推论：一个人站在山崖上，把一块石头轻轻地抛出去，石头就会落到不远处的地上；如果他用的力更大，石头就会落得更远，当用力足够大时，这石头就将围绕地球运动而不会掉下来。要是地球没有引力，这石头就会朝着他抛出的方向一直飞去。推而广之，月球以一定的距离绕地球转动，就是因为地球对月亮有引力的缘故。这种情景就像小孩手中拿着一根一头挂着小石头的绳子，牵引着小石头滴溜溜地转圈。

牛顿豁然开朗：要证明各种星体都有相互吸引的结论，只要证明地球对月球的吸引力确实就是月亮绕地球运行所需的向心力就可以了。牛顿通过计算证明了引力的存在，还找出了计算引力的公式：在同一时间里，月球向地球下落距离是苹果下落距离的三千五百五十分之一。也就是说，引力的减弱同距离增加的平方成反比。

牛顿由此证明，地球吸引苹果的力和地球使月球围绕自己转动的力，以及太阳使行星围绕自己转动的力，都是相同的。

就这样，牛顿把一切物体的运动与天体的运动，概括在一个严密的理论之中。由于任何两个物体之间都具有这种引力，所以牛顿发现的这种引力又被称为“万有引力”。它开创了一个科学上的光辉时代。

科学小链接

万有引力的大小

万有引力是极其微小的，如果两个体重为85 千克的大胖子相距一米，他们之间的引力等于十万分之五克。细想起来这是很幸运的，要是这个力很大，你就得处处小心，随时随地地注意与他人保持一定的距离，否则稍一走近就会粘到一起了，像铁屑和磁石一样。但是，当质量很大时（比如两个天体之间），这个力又是非常大的，太阳与地球之间的引力达3.6×1022牛顿。要想经受得起这么大的一个力，钢丝绳的直径就需要数千千米，也就是说这根钢丝绳要和地球一样粗。地球也就是凭借它对周围物体的万有引力把它附近的万事万物牢牢地抓住，使人类得以在地球的表面上脚踏实地，行动自如，而不用担心掉到太空中。