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第3章 牛顿推出万有引力定律

伊萨克·牛顿(1642~1737)生于英国。他早年生活很不幸,从小在艰难困苦的条件下长大。他从英国剑桥大学毕业后,就积极投身于科学事业,作出了许多伟大的贡献。在帮助人们认识客观世界方面,他无愧为一位伟大的科学导师。他创立了微积分,发现了光色的秘密,总结出了机械运动的三大定律。特别是发现了著名的万有引力定律,掀起了世界科学的革命。

牛顿从小对茫茫宇宙就非常感兴趣,他在研究天体运动时,一直都在苦苦思索着,要找到使太阳系所有行星都围绕太阳旋转的神秘力量。有一天,一件突然发生的小事,促使牛顿找到了问题的答案。

那是1666年秋季的一天,天气格外晴朗。牛顿和往常一样,早早地就来到沃斯索斯普村庄园的小花园里,一边晒着暖和的太阳,一边思索着天体运动法则的问题。他身后是一棵很大的苹果树,上面结满了红彤彤的大苹果,微风一吹,一阵阵沁人心脾的清香扑面而过,十分诱人。可是,牛顿对眼前的美景无动于衷,他没有去摘垂在眼前的大苹果,陷入了深深的思考之中……

“月球是人类最为熟悉,也是离我们最近的一个星球。如果天体运动的法则对任何星球都适用的话,只需弄明白地球和月球的运行关系,不就都明白了吗?可是,这个关系又是怎样的呢?

牛顿一面专心致志思考问题,一面晒着暖洋洋的太阳,不知不觉地打起盹来。忽然一阵风吹过,一个大苹果掉了下来,不偏不倚,恰好砸在牛顿的头上。

“啊!谁在打我?”牛顿从睡梦中惊醒,吓了一跳。他环顾四周,以为谁在打他,可是四周静悄悄的,一个人影也没有,只有果树的叶子在慢慢地晃着。于是牛顿没作理会,又低头思考起来。

“咦,一只大苹果。”

牛顿拾起脚边的一只大红苹果看了一会儿,又向上看着满树的苹果。“哦,原来是你们在捣蛋!”牛顿笑呵呵的对着苹果树说。

突然,牛顿像是想起来什么似的,愣愣地注视着手里的这个“天外来客”,若有所悟,并自言自语道:

“为什么苹果不往天上掉,不向前后左右掉,而偏偏落在树的正下方呢?”

这个时候,牛顿的妹妹哈娜走过来,看到他手里的大苹果,便说:

“哥哥真馋,竟偷吃苹果!”

牛顿根本不理会哈娜的话,又继续说着:

“这难道和星体运动有关系?”

哈娜见哥哥不理她,便生气地说:

“怎么啦?哥哥,苹果可不会说话呀?”

牛顿转过头,一本正经地说:

“我在想,苹果和月球有什么关系呢?”

哈娜听后,哈哈大笑,说:

“这有什么好想的?本来就没有什么关系嘛,你可真是想呆了。”

牛顿却没有笑。

“他们的确不一样,我刚才在这里睡着了,这个苹果掉下来,把我吓醒了。”

哈娜神秘的一笑,说:

“是不是想吃苹果,不好意思呀?”

牛顿突然问哈娜:

“哈娜,你说,苹果从树上掉下来的时候,为什么掉在地上,而不会飞上天空呢?”

哈娜很惊讶地说:

“这有什么好奇怪的,苹果熟了当然会往地下掉呀!你瞧,那又掉了一个苹果呢!”

牛顿朝她手指的方向一看,果然又有一只熟苹果掉了下来。

这一现象使牛顿陷入沉思:

“这究竟是什么原因?”

牛顿看着苹果,不断地思考着这个问题。思绪越来越远,飞到了月亮,飞到了茫茫的宇宙……他手中的苹果,也已经变成了月球,变成了行星,变成了茫茫太空中的一个个天体。

牛顿坐在树下,对着苹果沉思了许久,突然,他悟出了一个道理:

“苹果从树上掉下来,只因为地球在用力往下拽它,在吸引着它。”

“可是,苹果是因地球的引力而掉在地上的,为什么月球就不会受地球引力的影响而掉下来呢?”

“又是什么样的力使它们始终保持着一定距离运转呢?难道是因为月球和地球的距离比苹果和地面的距离大的缘故吗?”

牛顿百思不得其解。

“地球的力量到底有多大?这种力量有没有极限呢?”

一个又一个疑问困扰着牛顿。

忽然,牛顿想到了小时候玩过的一种游戏:

首先把一块石头用一根绳子绑住,然后把绳子的另一头系在手上,再用力使劲地甩,石头就会绕着圆圈打转。

牛顿想:

“如果把人看成是地球,而石头就是月球,石头绕着人转,那么绳子也就相当于地球引力,石头越大,转起来越费力。”

“这样,就可以了解到月球为什么保持一定的距离,环绕地球转,而不会飞走或掉到地球上来了。同样的道理,太阳与地球之间,也存在着这种引力。而宇宙中的其它星体之间,也被这种引力吸引着,有规律地运动着。”

牛顿一下子开了窍似的,悟透了宇宙运动规律,于是万有引力就这样被发现了。牛顿悟出了这个道理,心中有说不出的喜悦,可是思考并未因此而止步,他仍在思考着地球、月球、太阳之间存在的这种力会不会改变。

牛顿又想到了开普勒的第二法则:假如有一个行星,它环绕地球一周用27年,那么它和地球的距离就是太阳距离的九倍。

牛顿运用这个法则反推回去,结果发现了有名的“逆二乘法则”。运用这个法则,可以推算出地球和月球之间的引力。后来,科学家运用这个定律,测算出了彗星出没的时间,并相继发现了海王星和冥王星等。

这就是万有引力和苹果落地的故事。不管是真是假,牛顿老家园子里的苹果树被赋予了非凡的意义,成为后人瞻仰牛顿故居时赞叹牛顿伟大过人之处的活典型。

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