當(dāng)今，宇宙航行技術(shù)日新月異，自1957年第一顆人造衛(wèi)星上天以來(lái)，僅40年的時(shí)間，人類(lèi)成功地登上了月球，探測(cè)器由強(qiáng)大的火箭推動(dòng)，已經(jīng)飛到火星，宇宙飛船遨游太空，軌道空間站實(shí)現(xiàn)了對(duì)接，許多國(guó)家都發(fā)射了衛(wèi)星，通訊衛(wèi)星，氣象衛(wèi)星，軍事間諜衛(wèi)星，科研衛(wèi)星等等，它們按照各自的軌道繞地球旋轉(zhuǎn)，給地球的衛(wèi)星——月亮，增加了數(shù)不清的伙伴。

為什么行星繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)？月亮繞著地球轉(zhuǎn)？人造衛(wèi)星繞著地球或火星等行星轉(zhuǎn)？就像有無(wú)形的繩索牽著它們，想跑也跑不掉？顯然，有一種力，拉著它們，不讓它們跑掉。這個(gè)力是什么呢？就是天體之間的相互吸引力。

這個(gè)吸引力真是大得不得了，這么大的地球，距太陽(yáng)又這么遠(yuǎn)，太陽(yáng)能牢牢地把它吸住，“強(qiáng)迫”它繞著自己轉(zhuǎn)。只要想到這一點(diǎn)，就知道吸引力有多大了。何況太陽(yáng)系的行星中，還有比地球大得多的行星呢！

現(xiàn)在人們都知道，這個(gè)吸引力就叫萬(wàn)有引力，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)吸引力的就是家喻戶(hù)曉的英國(guó)偉大的科學(xué)家牛頓（1642～1727，英國(guó)物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家，17世紀(jì)科學(xué)革命的頂峰人物，在力學(xué)上提出近代物理學(xué)基礎(chǔ)的力學(xué)三大定律和萬(wàn)有引力，論著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》成為近代科學(xué)史上的重要著作）。

他提出了萬(wàn)有引力定律，即宇宙間一切物體，相互間都存在吸引力，這是宇宙航行技術(shù)的前提。因?yàn)橹挥卸眠@條原理，才有可能計(jì)算出要想飛出地球，需要多大的推力，飛行器至少要達(dá)到多大的速度，也就是人們常說(shuō)的第一宇宙速度。300多年以前，牛頓就提出了這樣的設(shè)想。他說(shuō)：“如果考慮一下拋物體的運(yùn)動(dòng)，就易于理解是向心力使行星維系于某些軌道上；因?yàn)楸粧伋龅氖^在其自身重力的壓迫下偏離直線路徑，而是沿著一條曲線落到地面；拋擲的速度越大，落地以前就飛得越遠(yuǎn)，因而我們可以設(shè)想，拋出的速度不斷增大，使物體落地前飛過(guò)1英里，2英里，5英里，乃至100或1000英里，直到最后超越地球限制，進(jìn)入不再接觸地球的空間……像行星在其軌道上運(yùn)動(dòng)那樣在宇宙中繞行。”

牛頓的思路多么清楚，如果有足夠的力氣把石頭拋得足夠遠(yuǎn)，石頭就會(huì)像月亮那樣成為地球的衛(wèi)星。

今天宇宙航行技術(shù)已經(jīng)證實(shí)了牛頓的預(yù)見(jiàn)。所以說(shuō)，牛頓力學(xué)是宇航技術(shù)的基礎(chǔ)。300年來(lái)人類(lèi)一直在尋找這個(gè)強(qiáng)大的推力，終于找到了，依靠強(qiáng)大火箭的推力，人類(lèi)終于克服了地球引力的阻礙，把衛(wèi)星送上太空。

牛頓是如何發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的呢？幾百年來(lái)，人們都相信這是牛頓見(jiàn)到樹(shù)上蘋(píng)果落地得到的啟發(fā)，而且為牛頓想像了當(dāng)時(shí)的細(xì)節(jié)。

其實(shí)，這是不確切的。世上萬(wàn)物，因受地球引力的作用，無(wú)不向地面降落，何只蘋(píng)果！在見(jiàn)到蘋(píng)果降落之前，難道牛頓沒(méi)見(jiàn)過(guò)其他落體？這顯然不是事實(shí)。當(dāng)然，蘋(píng)果落地受到啟發(fā)，是牛頓自己說(shuō)的。但那是在他發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律以后，人們總是不斷地追問(wèn)他怎么想到這一點(diǎn)的。萬(wàn)般無(wú)奈的牛頓只好拿這句話來(lái)應(yīng)付。

牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的主要依據(jù)，是當(dāng)時(shí)已經(jīng)提出的天體運(yùn)行理論。哥白尼、伽利略、開(kāi)普勒的理論，已經(jīng)說(shuō)明了太陽(yáng)、行星、地球、月亮之間的運(yùn)行關(guān)系。牛頓懂得，物體運(yùn)動(dòng)都是受力的推動(dòng)，天體也是一樣，拋離地面的石頭，劃過(guò)一段拋物線軌道后，落回到地面，說(shuō)明地球和石頭間相互存在吸引力。

從上面牛頓的話中，可見(jiàn)牛頓已想到地球和月亮之間有吸引力，才使月亮繞地球旋轉(zhuǎn)。既然是旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然軌道是圓的而不是直的。而蘋(píng)果向地面降落，軌道也都是直的。牛頓才悟到：天體的運(yùn)動(dòng)也是力，行星繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，月亮繞地球轉(zhuǎn)，既不離去，也不互相撞在一起，始終保持有規(guī)律的軌道，這個(gè)力真奇妙，牛頓由此發(fā)現(xiàn)了向心力和離心力，二者必相等，才形成天體間不即不離的奇觀。而蘋(píng)果降落地面，就表現(xiàn)不出向心力和離心力的合力。

牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律，首先是他對(duì)天文進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)的結(jié)果。

1644年，夜空中出現(xiàn)一次天文奇觀：一顆明亮的彗星不期而至，牛頓每天夜里都進(jìn)行觀測(cè)，要作詳細(xì)記錄。他的生命，仿佛就是觀測(cè)、思考、計(jì)算和閱讀，其他都已蕩然無(wú)存。還在中學(xué)讀書(shū)時(shí)，牛頓就看書(shū)如此入迷，他的母親很富有，這為他不必憂慮衣食只專(zhuān)心讀書(shū)思考提供了條件。他寡居的母親富有到何種程度呢？她每年大致有700英鎊的純收入。比較一下就知道了：當(dāng)時(shí)普通農(nóng)戶(hù)家庭的年收入不過(guò)幾十鎊，被國(guó)王封為貴族階層的女騎士，年均收入也只有600英鎊，年收入200英鎊的家庭雇得起4個(gè)傭人，還有專(zhuān)用馬車(chē)。他母親擁有一座莊園，牛頓在城里上學(xué)，回家的路上，他常常手牽馬韁繩在山野里看很長(zhǎng)時(shí)間的書(shū)，由于看得入迷，有一次竟一路看著走回家，忘記了騎馬，馬也就一路跟著他回家，至于像忘記吃飯這樣的事，則早已司空見(jiàn)報(bào)，連仆人都懶得去提醒他。他簡(jiǎn)直是只要醒著就思考，有時(shí)在街上，園中散步，突然轉(zhuǎn)身就往回跑，站在書(shū)桌邊哈著腰趴著寫(xiě)些什么，忘記了拉把椅子坐下寫(xiě)舒服些。

在天文觀測(cè)中，牛頓認(rèn)識(shí)了著名的天文學(xué)家哈雷。1682年，又一顆彗星出現(xiàn)了，哈雷首先發(fā)現(xiàn)了它。因而命名為哈雷彗星（當(dāng)然，這是以后的事）。牛頓經(jīng)過(guò)2年多的研究、確信彗星太陽(yáng)間存在吸引力，而且吸引力與距離之間成平方反比的關(guān)系。彗星為什么隔很多年才出現(xiàn)？牛頓解釋說(shuō)、因?yàn)殄缧抢@太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道比地球等其他行星大得多，當(dāng)它遠(yuǎn)離太陽(yáng)時(shí)，人們能見(jiàn)到它。當(dāng)它接近太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)的光把它淹沒(méi)了，人們用肉眼便看不見(jiàn)它。

在這之前的兩年，牛頓就經(jīng)過(guò)大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，確切地證明彗星和太陽(yáng)系的一切行星、衛(wèi)星，其運(yùn)行的軌道是橢圓的。天文學(xué)家哈雷向牛頓索取計(jì)算資料，牛頓便寫(xiě)了《論在軌道上物體的運(yùn)動(dòng)》9頁(yè)長(zhǎng)的論文寄給他。開(kāi)普勒關(guān)于行星軌道是橢圓的設(shè)想，終于得到科學(xué)證實(shí)。

正是以這篇論文為基礎(chǔ)，牛頓用了18個(gè)月的時(shí)間，完成了人類(lèi)有史以來(lái)最偉大的力學(xué)巨著《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》，著名的牛頓力學(xué)三定律，就是這部科學(xué)巨著的內(nèi)容之一。

牛頓一生的科學(xué)成果極為豐富。除了萬(wàn)有引力定律。他還提出了慣性定律，創(chuàng)立了微積分，發(fā)現(xiàn)了二項(xiàng)式定理，發(fā)明了三棱鏡，攻破了顏色之迷，他還制成更先進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡，更準(zhǔn)確地進(jìn)行天文觀測(cè)。

他把一個(gè)數(shù)展開(kāi)為無(wú)窮級(jí)數(shù)，一直計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后55位，為了便于計(jì)算位數(shù)，每隔5位數(shù)就用逗號(hào)隔開(kāi)一次，他首先引入了無(wú)窮小的概念。

他終生都有一個(gè)愛(ài)好：觀察太陽(yáng)光，直到逝世前幾小時(shí)，他還觀察不止。他把房間遮擋得很暗，只在百葉窗上開(kāi)一個(gè)小孔，讓適量陽(yáng)光通過(guò)小孔照射進(jìn)來(lái)。他把一片三棱鏡放在光線進(jìn)入處，結(jié)果，白色的陽(yáng)光按赤、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色順序排列散開(kāi)。由此，牛頓證明，太陽(yáng)光是這七種顏色的光按一定比例混合成的。雨后的虹，為什么七色？由此得到科學(xué)論證。

牛頓由此想到，從前用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)物體，為什么總是在邊緣上有些多彩影像，應(yīng)該發(fā)明一種新的望遠(yuǎn)鏡，從根本上避免色差的影響。兩年以后，他制成了新的的反射式望遠(yuǎn)鏡，光線不是通過(guò)透鏡聚焦，而是在球面鏡上反射后再聚焦。他利用多次反射原理，在延長(zhǎng)光路擴(kuò)大倍數(shù)的同時(shí)，縮短了鏡體長(zhǎng)度，而且，同鏡改在鏡體的側(cè)面。他制作的40倍望遠(yuǎn)鏡，直徑1英寸，長(zhǎng)6英寸時(shí)，體積只及原鏡的1/10。在那個(gè)時(shí)代，是名符其實(shí)的“高新技術(shù)”。

牛頓很謙虛，面對(duì)全世界的贊美，他說(shuō)：“如果說(shuō)我看得遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟稀！?

勤奮出天才，這條真理在牛頓身上得到最有力的體現(xiàn)。牛頓之所以能取得眾多的成就，并不是因?yàn)樗熨Y聰明，才能出眾。對(duì)他來(lái)說(shuō)“成功=99%的汗水+1%的天才”，在他成功的道路上布滿(mǎn)了艱辛。

牛頓是在圣誕節(jié)的歡樂(lè)氣氛中降生的，但迎接他的卻并不是歡樂(lè)。他生下來(lái)不足3公斤，在他出生前的幾個(gè)星期父親就離開(kāi)了人間。兩歲時(shí)母親改嫁，他由外祖母撫養(yǎng)。后來(lái)，母親又第二次成為寡婦。牛頓從小就經(jīng)歷了這么多的變故，對(duì)他有很大的影響。

牛頓并不是一個(gè)聰明伶俐的孩子，他膽子很小，喜歡獨(dú)自沉思默想。上小學(xué)的時(shí)候，他只擅長(zhǎng)數(shù)學(xué)，其他功課都不太好。因此，很少得到老師的賞識(shí)。可是，這個(gè)老師眼里的劣等生卻有著特殊的愛(ài)好，他把母親給他的一點(diǎn)零用錢(qián)拿去買(mǎi)了斧子、錘子等木工工具，在課余時(shí)間自制了許多風(fēng)車(chē)、風(fēng)箏、日晷、漏壺、木制時(shí)鐘等實(shí)用器械，非常精巧，常常受到同學(xué)們和鄰居的稱(chēng)贊。

一次，牛頓制作了一臺(tái)精巧的小水車(chē)，在學(xué)校的小河里試車(chē)成功。當(dāng)他在同學(xué)們的贊揚(yáng)聲中有些飄飄然的時(shí)候，一個(gè)素來(lái)瞧不起他的優(yōu)等生問(wèn)他水車(chē)為什么碰上水就會(huì)轉(zhuǎn)，牛頓答不出來(lái)了。于是，他被同學(xué)們譏笑地稱(chēng)為“笨木匠”，一些同學(xué)甚至趁機(jī)欺負(fù)他。牛頓的自尊心受到了深深地傷害，他那一直沉睡著的頑強(qiáng)精神被喚醒了。從此以后，牛頓開(kāi)始發(fā)憤學(xué)習(xí)，終于成了班里數(shù)一數(shù)二的優(yōu)秀生。

進(jìn)入中學(xué)后，牛頓寄宿在一個(gè)藥劑師的家里。他依照一架用水利排灌的風(fēng)車(chē)，精心制作了一個(gè)小風(fēng)車(chē)，放在藥劑師家的房頂上。然而，風(fēng)車(chē)在沒(méi)風(fēng)時(shí)是不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)的，于是，牛頓便抓了一只老鼠，放到風(fēng)車(chē)?yán)铮捎诶鲜笤陲L(fēng)車(chē)?yán)锱绖?dòng)，風(fēng)車(chē)便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了。少年的牛頓初次顯示了他非凡的創(chuàng)造力。

1661年，牛頓考入英國(guó)名牌大學(xué)——?jiǎng)虼髮W(xué)。這里集中了各地的高材生，牛頓顯得很不起眼。他在各門(mén)課程里，數(shù)學(xué)最差，但牛頓并不因此而氣餒。經(jīng)過(guò)百折不撓的努力，數(shù)學(xué)終于成了牛頓最拿手的一門(mén)功課。這給他后來(lái)的發(fā)明創(chuàng)造打下了基礎(chǔ)，也為萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

由于牛頓發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡的價(jià)值被皇家學(xué)會(huì)承認(rèn)，1672年，他被推選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1703年，他當(dāng)上了英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)。1705年，他成為第一個(gè)被封為爵士的英國(guó)科學(xué)家。1727年，牛頓逝世，埋葬于倫敦的威斯敏斯特，享年85歲。

牛頓的成功驗(yàn)證了一句話：科學(xué)上沒(méi)有平坦的大路，只有勇于前進(jìn)、勤奮進(jìn)取的人才能獲得成功。

牛頓死后被安葬在威斯敏斯特教堂，那是安葬英國(guó)英雄們的地方。而在牛頓的墓前刻下一句令世人夢(mèng)寐以求的話：“人們啊，這里曾經(jīng)有人為人類(lèi)的尊嚴(yán)而活過(guò)。”法國(guó)著名哲學(xué)家伏爾泰當(dāng)時(shí)正在英國(guó)訪問(wèn)，他目睹了牛頓的葬禮，十分感嘆牛頓所獲得的殊榮，他說(shuō)，如果我死后能與牛頓安葬在一起，這將是我的蓋世殊榮。

*附：蘋(píng)果落地故事的真假——牛頓與巨人的肩膀

蘋(píng)果落地的故事早已家喻戶(hù)曉，但美國(guó)哈佛大學(xué)科技史教授柯亨不久前撰文，對(duì)蘋(píng)果落地的故事表示懷疑。

柯亨引證史料說(shuō)明，牛頓走向萬(wàn)有引力理論的重大一步是在1679年末到1680年初。1679年11月24日，胡克寫(xiě)信給牛頓，向他介紹一種分析曲線運(yùn)動(dòng)的新方法。胡克聰明地看到，物體沿曲線軌道的運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)分量，一個(gè)是慣性分量，一個(gè)是向心分量。慣性分量勢(shì)必沿曲線的切線方向作直線運(yùn)動(dòng)，而向心分量則總是拉物體偏離慣性的直線軌道。月球運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定軌道就是這兩個(gè)分量互相匹配，使得月球既不會(huì)沿切線方向跑掉，又不會(huì)螺旋式地接近地球。笛卡兒認(rèn)為物體作曲線運(yùn)動(dòng)只是運(yùn)動(dòng)物體企圖逃離中心的力造成的，但實(shí)際上沒(méi)有這樣的力存在。胡克在信中請(qǐng)牛頓對(duì)這個(gè)假設(shè)提出意見(jiàn)或評(píng)論。這個(gè)假設(shè)顯然是牛頓后來(lái)把曲線運(yùn)動(dòng)分解為一個(gè)慣性分量和一個(gè)向心分量這種想法的入門(mén)。因?yàn)樵诖酥埃ｎD還常常用笛卡兒的離心力來(lái)描述運(yùn)動(dòng)。胡克在信中還大膽提出，將行星吸向太陽(yáng)的向心力大小，與兩星之間的距離平方成反比。由于胡克缺乏牛頓的數(shù)學(xué)才能，因此他不能再往前進(jìn)，不能由直覺(jué)的預(yù)感與猜想，飛躍到嚴(yán)格的科學(xué)結(jié)論。

11月28日，牛頓回信說(shuō)，在讀到胡克的來(lái)信之前，他沒(méi)有聽(tīng)到過(guò)類(lèi)似的說(shuō)法——即把行星的天體運(yùn)動(dòng)看作“沿曲線切線方向的直線運(yùn)動(dòng)”和被“吸引”向太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)兩者“所合成的假說(shuō)”。

隨后，牛頓立即把自己的研究課題換成：地球自轉(zhuǎn)對(duì)自由落體的影響。但是他卻不正確地描繪了自由落體物體的路徑是一條螺線。胡克發(fā)現(xiàn)了牛頓的錯(cuò)誤，在12月9日的信中指出，作自由落體運(yùn)動(dòng)發(fā)物體，其路徑“將類(lèi)似一個(gè)橢圓”。12月13日牛頓謹(jǐn)慎地答復(fù)了胡克對(duì)他的指正，但并沒(méi)有對(duì)胡克提出的行星運(yùn)動(dòng)是“圓周運(yùn)動(dòng)”的分析發(fā)表什么意見(jiàn)。胡克并不灰心，在1680年1月6日的信中重述了向心吸引力與距離平方成反比的定量的假設(shè)，而且說(shuō)明他的這種分析“十分清楚而正確地說(shuō)明了天象”。牛頓仍未作答復(fù)。1月17日胡克發(fā)了一封簡(jiǎn)短的補(bǔ)充函件，請(qǐng)牛頓尋找：一個(gè)中心引力使物體偏離它的慣性軌道作曲線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)力與距離平方成反比時(shí)，曲線是怎樣的，它的性質(zhì)及造成的原因是什么？

牛頓幾乎就是按照胡克的思路去做的。但他一直沒(méi)有把證明的結(jié)果告訴胡克或任何其他人。直至1684年8月，著名天文學(xué)家哈雷來(lái)訪，說(shuō)起他和雷恩都不能解決行星運(yùn)動(dòng)這個(gè)問(wèn)題，胡克雖聲稱(chēng)他已解出，卻拿不出一個(gè)公式。牛頓聽(tīng)了以后，馬上回答：“是橢圓。”哈雷問(wèn)他怎么知道的，牛頓回答：“我算出來(lái)的。”經(jīng)哈雷敦促，牛頓為皇家學(xué)會(huì)寫(xiě)了《論運(yùn)動(dòng)》，詳細(xì)談了他的計(jì)算過(guò)程。

應(yīng)該說(shuō)，牛頓在其大約是1684年11月寫(xiě)成的《論運(yùn)動(dòng)》的初稿中，還未建立萬(wàn)有引力這一概念。這時(shí)，牛頓還沒(méi)有領(lǐng)悟到太陽(yáng)吸引每個(gè)行星，每個(gè)行星還要吸引太陽(yáng)，而且行星間也互為吸引。不久，牛頓察覺(jué)到了反作用定律的重要意義，1684年12月在他完成的《論運(yùn)動(dòng)》的修改稿中已用相互作用來(lái)描述行星運(yùn)動(dòng)。1685年春季，牛頓全力以赴地完成了《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》初稿，才完整地得出一切物體以萬(wàn)有引力互相作用的理論。在牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力以后，胡克聲明是他向牛頓建議采用了“與距離平方成反比的萬(wàn)有引力定律”。很多歷史學(xué)家也同意胡克的看法。

牛頓說(shuō)過(guò)他是站在巨人的肩膀上才發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的，但牛頓畢竟比巨人們看得更遠(yuǎn)。胡克只提出了行星與太陽(yáng)的關(guān)系問(wèn)題，而牛頓提出的萬(wàn)有引力定律適用于宇宙間一切物體。這一質(zhì)的飛躍是胡克的學(xué)識(shí)所難以達(dá)到的。

后來(lái)，牛頓卻想否認(rèn)胡克曾給予他提示。他于1717年編撰了一段蘋(píng)果落地的故事，把他對(duì)萬(wàn)有引力定律的研究提早20年，變成了17世紀(jì)60年代的事。不過(guò)這個(gè)故事牛頓從來(lái)沒(méi)有發(fā)表過(guò)，只把它寫(xiě)在一封給法國(guó)作家皮埃爾·德·梅佐的信的草稿內(nèi)，而且又把它勾去。但是后人卻將這個(gè)故事傳開(kāi)來(lái)。