万有引力定律 苹果落地背后的天才发现

  　 　近年来，随着载人航天飞船顺利升空和对空间研究的不断深入，万有引力定律的作用越发显得重要起来。关于万有引力的发现过程，最为人们所熟知的就是苹果落 地的故事。有人认为，牛顿观察苹果落地的故事是确有其事的，因为牛顿在晚年至少曾向四个人提起过这个故事，而当时他也的确是在思考重力问题。可是另外一部 分人却认为他是有意歪曲历史，是故意编造的，这一条对未来科学发展有着如此重要性的定律是不可能凭借这样一个简单的故事就能够形成的，它必然与众多科学家 的多年奋斗是分不开的。

  　　少年时的牛顿并不是神童，他资质平常，学习也一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍简单机械模型制作方法的科普 读物，并从中受到启发，喜欢自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意儿。1661年，19岁的牛顿以减费生的身份进入剑桥大学圣三一学院，靠为学院做杂务支付学 费，1664年成为奖学金获得者，1665年获学士学位。同一年，牛顿开始研究重力问题，并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。

  　　 布里阿德在1645年曾提出了一条著名的假说：从太阳发出的力，应与距太阳距离的平方成反比。而开普勒则猜想太阳与行星之间是靠磁力作用的，并且提出了行 星绕太阳在椭圆轨道上运行的规律，但他没能够揭示出行星按此规律运动的原因。直到英国物理学家牛顿对该问题进行了艰苦的探索，才取得了重大突破。他还从开 普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。

  　　首先，牛顿论证了行星的运行必定受到一种指向 太阳的引力。其次，他进一步论证了行星沿椭圆轨道运行时受到太阳的引力，与它们的距离的二次方成反比（现在中学阶段为了较简便地说明推理过程，课本中是将 椭圆轨道简化为圆形轨道论证的）。再次，牛顿从物体间的相互作用出发，大胆假设并用实验验证了行星受太阳的引力亦跟太阳的质量成正比，因此得出：太阳对行 星的引力跟两者质量之积成正比，与行星到太阳的距离的二次方成反比。最后，牛顿做了著名的“月地”检验，将引力合理地推广到宇宙中任意两物体之上，才使得 万有引力定律具有了普遍性。

  　　万有引力定律的发现，是17世纪最伟大的自然科学成果之一。它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。

  　　万有引力的应用

  　 　万有引力定律揭示了天体运动的规律，在天文学和宇宙航行计算方面应用广泛。它为实际的天文观测提供了一套计算方法，只凭少数观测资料，就可以算出长周期 运行的天体的运动轨道，科学史上哈雷彗星、海王星、冥王星的发现，都是成功地运用了万有引力定律取得重大成就的例子。利用万有引力公式，开普勒第三定律等 还可以计算太阳、地球等无法直接测量的天体的质量。此外，牛顿还解释了由于月亮和太阳的万有引力而引起的潮汐现象。他依据万有引力定律和其他力学定律，对 地球两极呈扁平形状的原因和地轴复杂的运动，也成功地进行了说明，推翻了先前人们所认为的神之引力。