牛顿万有引力的故事
牛顿万有引力的故事
牛顿发现万有引力的故事是科学史上的经典传奇。从苹果落地的偶然观察，到建立万有引力定律的伟大理论，这段科学探索之旅展现了人类智慧的巅峰。
科学发展的呼唤
在牛顿之前，许多天文学家已经对宇宙中的星星进行了长期观察。开普勒通过对这些观测结果的分析总结，提出了著名的开普勒三定律：
- 所有行星都绕太阳做椭圆运行，太阳在所有椭圆的公共焦点上；
- 行星的向径在相等的时间内扫过相等的面积；
- 所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。
然而，这些定律虽然准确，但它们背后的原理却一直是个谜。是什么力量让行星做加速不为零的运动？牛顿经过深入研究，最终发现了答案：物体之间存在万有引力。
个人的天才与执着
牛顿发现万有引力定律的过程充满了个人的天才与执着。据《物理学史》记载，牛顿在发现万有引力定律的那一段时间，真正地废寝忘食。他每天魂不守舍，在食堂吃饭时饭碗在前却在发呆，甚至去食堂吃饭却走错了方向。一些老师在校园后的沙滩上散步时，还看见了一些古怪的算式和符号。
1669年，年仅26岁的牛顿就担任了剑桥的数学教授，1672年当选为英国皇家学会会员。英国皇家学会是科学研究中心，里面都是一流的科学家。
苹果落地的启示
1666年，23岁的艾萨克·牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。当时，黑死病席卷了伦敦，大学被迫关闭，牛顿只好返回安全的乡村。
在乡村的日子里，牛顿一直被这样的问题困惑：是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转？为什么月球不会掉落到地球上？为什么地球不会掉落到太阳上？
一天，牛顿坐在姐姐的果园里，听到一只苹果落地的声音。这个普通的自然现象激发了牛顿的思考：苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮之间存在什么不同呢？
第二天早晨，牛顿看见小外甥正在玩小球。他手上拴着一条皮筋，皮筋的另一端系着小球。他先慢慢地摇摆小球，然后越来越快，最后小球就径直抛出。牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。
万有引力的验证
牛顿提出了万有引力理论，得出万有引力的公式，F=Gm1m2/r2。因为公式中的“G”数值实在太小了，直到1798年英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤才较精确地测出了引力恒量的数值。万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。
牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律，而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外，还受到太阳的引力，从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外，他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。
根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后，才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上，从而创立了天体力学。
光学研究的突破
这时期牛顿还对光学进行了研究，发现了颜色的根源。一次，他在用自制望远镜观察天体时，无论怎样调整镜片，视点总是不清楚。他想，这可能与光线的折光有关。接着就实验起来。他在暗室的窗户上留一个小圆孔用来透光，在室内窗孔后放一个三棱镜，在三棱镜后挂好白屏接受通过三棱镜折进的光。结果，大出意外，牛顿惊异地看到，白屏上所接受的折光呈椭圆形，两端现出多彩的颜色来。对这个奇异的现象，牛顿进行了深入的思考。得知光受折射后，太阳的白光散为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色。因此，白光（阳光）是由红、橙、黄、绿、蓝、 靛、紫七色光线汇合而成。自然界雨后天晴，阳光经过天空中余围的雨滴的折射、反射，形成五彩缤纷的虹霓，正是这个道理。
经过进一步研究，牛顿指出世界万物所以有颜色，并非其自身有颜色。太阳普照万物，各物体只吸收它所接受的颜色，而将它所不能接受的颜色反射出来。这反射出来的颜色就是人们见到的各种物体的颜色。这一学说准确地道出颜色的根源，世界上自古以来所出现的各种颜色学说都被它所推翻。