万有引力的发现过程

2．万有引力的发现过程

1666年，牛顿年仅23岁，那时他还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生，沉默少语，做事认真。金色的长发和白皙的皮肤，看起来像是正在发育的小孩。况且，他身体既瘦又小，这让人们更加相信他还是一个孩子。

当时黑死病席卷伦敦，很多人的生命被无情地夺走，那段时间实在可怕。为此，大学校门不得不关闭，而那些像艾萨克· 牛顿这样热衷于学术的人也只好返乡，在家里渴望着病魔能够早早退去。

在乡村躲避病魔的那段时间里，牛顿一直想着这样的问题：是什么力量驱使月球围绕着地球转，地球围绕着太阳转？为什么地球不会掉落到太阳上？为什么月球不会掉落到地球上？

牛顿

牛顿在后来的几年里，一直声称曾经发生过下面这种事情。一天，他正在姐姐的果园里无聊地坐着，牛顿听到熟悉的声音—苹果“咚”的一声落到草地上。于是，他急忙回头等待着第二只苹果落地。他发现第二只苹果从伸在外面的树枝上落下来的时候，先在地上弹了一下，然后便静静地落在地面上了。虽然这只苹果不是牛顿所见到的第一只落地的苹果，不过与第一只自然没有什么区别。在日常生活中，苹果落地是很常见的。这一落地过程虽然没有给牛顿提供答案，但却让这位年轻的科学家不得不考虑另一个新问题—为什么苹果会落地，而月球却不会落在地球上呢，苹果和月亮有什么差别吗？

次日早上，晴空万里，牛顿看见小外甥正在院子里玩小球。他手上系着一条皮筋，皮筋的另一头系着一个小球。首先，他慢慢地将小球摇摆起来，然后，速度越来越快，最后，小球便径直抛出去了。牛顿看到这一幕，猛然想到月球的运动方式与小球的运动方式是非常相似的。这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力，同时作用于小球。如此看来，同样也有两种力量作用于月球，也就是重力的拉力和月球运行的推动力。在重力的作用下，苹果便落在了地面之上。

牛顿的苹果树

这样一来，牛顿第一次产生了这样的想法：重力不仅仅是行星与恒星之间的一种作用力，而且极有可能是地球上普遍存在的一种吸引力。由于他一直相信炼金术，所以他便认为物质之间是相互吸引的。这样一来，他作出如此断言：相互吸引力不但适用于硕大的天体之间，而且同样适用于体积不同的物体之间。雨滴降落、苹果落地以及行星沿轨道围绕太阳运行，三者都是在重力作用之下产生的结果。一个划时代的伟大定律就源于生活中这一普遍现象所产生的灵感，这是牛顿细心观察认真探索的结果。

当时，大多数的人们持有这样的观点：适用于地球的自然定律与太空中的定律是相差甚远的。自从牛顿提出了万有引力定律后，万有引力定律对这一观点无疑是一次沉重的打击。万有引力告诉人们：支配自然和宇宙的法则实际上是非常简单的。

牛顿这一观点的提出，大大推动了引力定律的发展。与此同时，他还指出，不仅是星体具有万有引力这一特征，其实任何一个物体都具有这一特征。在所有最重要的科学定律之中，万有引力是其中之一。在整个物理学中，万有引力定律及其数学公式是最基础的知识：其中F:万有引力；G:万有引力常数；M:物体的质量；R:物体的距离。然而，牛顿在当时提出的万有引力理论，却并没有推出万有引力的公式，这是由于公式中“G”太小所造成的。

1798年，英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤，也就是卡文迪许实验，比较准确地测出了引力恒量的数值。