萬有引力定律的誕生

在英國北部林肯郡，有一個名叫烏爾斯索普的村莊。1642年12月25日清晨，艾撒克·牛頓就誕生在這個村莊里。牛頓從小就非常喜歡數(shù)學(xué)，并且注意觀察周圍的事物，他還喜歡動手制作各種各樣的機械玩具。

牛頓勤奮好學(xué)，當(dāng)他以優(yōu)異的成績考入著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院時，剛好19歲。學(xué)校強大的師資力量、濃厚的學(xué)術(shù)氛圍及優(yōu)良的硬件設(shè)施，為他提供了一個絕好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使他受益匪淺。他在大學(xué)期間學(xué)習(xí)更加刻苦，悉心鉆研數(shù)學(xué)、光學(xué)和天文學(xué)，這為他將來在物理學(xué)領(lǐng)域取得舉世矚目的成就奠定了堅實的基礎(chǔ)。

牛頓于1665年畢業(yè)后，被劍橋大學(xué)的研究室留用，他的科研生涯也從此開始了。不久以后，為了躲避一場傳染病，牛頓回到了家鄉(xiāng)——林肯郡烏爾斯索普。一天，牛頓在一棵蘋果樹下專心思考問題，忽然一個蘋果從樹上掉下來，剛巧落在牛頓的腦袋上。蘋果落地本來屬于一種平常的自然現(xiàn)象，千百年來人們視為理所當(dāng)然，從未想過其中的原因。而牛頓看著已滾落到一旁的蘋果卻陷入了深思。他想，蘋果為什么不是向上飛去而是往下掉呢？如果說蘋果往下掉是因為它有重量，那么重量又是如何產(chǎn)生的呢？他認(rèn)為，也許有某種力量存在于地球上，能把一切東西都吸向它。每一件物體的重量，也許就是受這種地球引力而產(chǎn)生的。這說明地球和蘋果之間互有引力，進一步來看，整個宇宙空間都可能存在這種引力。就這樣，牛頓將思考的問題由一個落地的蘋果引向了星體的運行。

落體

此后，牛頓繼續(xù)對這個問題進行深入的探索和思考，他進一步推測：太陽對各個行星必定也有吸引作用，不然各個行星不會圍繞著太陽運轉(zhuǎn)。

牛頓在經(jīng)過反復(fù)思考和探索后，得出結(jié)論：宇宙的定律就是質(zhì)量與質(zhì)量間的相互吸引。從恒星到恒星，從行星到行星，這樣相互吸引的交互作用遍及整個宇宙，使宇宙間的任何一種事物都在既定的時間，依照它既定的軌道，向著既定的位置運動。這種存在于整個宇宙空間的相互吸引作用，牛頓將其稱為“萬有引力”。

自1665年開始，牛頓就用嚴(yán)密的數(shù)學(xué)手段對物體運動的規(guī)律和理論來進行進一步的研究和論證。牛頓從力學(xué)的角度分析后認(rèn)為，開普勒所提出的行星運動的3個定律的基礎(chǔ)都在于萬有引力的作用。于是，牛頓決定從這些定律入手，通過一系列嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推論，用微積分證明：開普勒第一定律所表明的是，太陽作用于某一行星的力是吸引力，吸引力的大小與太陽中心到行星的距離的平方成反比；而開普勒第二定律則表明，作用于行星的力是沿著太陽和行星的連線方向，這個力只能起源于太陽；然而，太陽對于不同行星的吸引力都遵循平方反比關(guān)系，這則是開普勒第三定律要表明的。在這些論證的基礎(chǔ)上，牛頓進一步分析研究天體運動，最終得出了萬有引力定律。