牛顿万有引力的由来,真的是被苹果砸到而感悟的吗?（要有说服力的资料!）

牛顿万有引力的由来,真的是被苹果砸到而感悟的吗?（要有说服力的资料!）

在自然科学方面,有一位科学家的名字是时常被人们提起的,这就是伊萨克·牛顿.如果你学过物理,就一定知道牛顿关于力学的一些著名定律；如果你是个天文爱好者,你也许使用过牛顿发明的反射望远镜来观察星星；如果你自学过高等数学,那你准知道牛顿是微积分学的创始人之一.牛顿的知识又广又深,它对于自然科学的发展作出了巨大的贡献.
这里,我们着重来介绍一下这位科学家发现万有引力定律的故事.1665年英国正流行着瘟疫.剑桥大学暂时关闭了.牛顿也被迫离开学校回到了家乡.传说第二年秋天的一个黄昏,牛顿正坐在果园里深思着,突然间一个熟透的苹果从树上掉了下来.这件很平常的小事触动了牛顿的思绪,使他联想到科学上的一个很重要的问题来.
原来那时候,他正在研究地球的引力有多大.他通过初步的研究后,产生了一个大胆的科学假设：地球不仅吸引着苹果,也吸引着地球表面上的一切物体,而且它还吸引着遥远的月亮和其他星体.他认为这种吸引力可以达到很远很远的地方；但随着距离的增加,吸引力会逐渐减弱.
牛顿为了证实自己的假定,仔细地研究月亮的运动.因为月亮是地球仅有的一颗卫星,比起其他星体来,它最接近于地球.牛顿认为,月亮在不停地运动,由于惯性的缘故,它时刻要摆脱地球,然而地球对于月亮具有一种吸引力,就像一根无形的绳子拉住了月亮,使它不能逃脱而乖乖地在目前的轨道上围绕着地球运行.要是地球的吸引力突然消失的话,月亮就会逃之夭夭；要是月亮停止运动,它也会像苹果一样地掉到地球上来.
在牛顿以前,著名的天文学家开普勒发现了行星绕日运动的三大定律,伽利略也发现了力学的一些基本原理.牛顿继承了他们的工作,想通过数学方法计算出地球对月亮的引力究竟有多大,从而来证明自己的设想.在当时的条件下,计算这个问题很不容易,困难像一座大山似的横在它的面前.
牛顿花了整整六年的时间,对地月间的引力进行繁复的计算,始终没有得到预期的结果,成功似乎还遥遥无期.但他毫不气馁,继续奋斗着,并不断地改进计算方法.
有一次,牛顿无意中发现过去引用的一个数据有问题,于是他根据皮卡儿测量地球大小所得的最新数据重新计算,结果完全证实了他的假设是对的.他乘胜追击,又计算了太阳对各大行星的引力,计算结果进一步证明了太阳作用于行星的引力也正好是迫使这些行星在各自轨道上运行的力量.
就这样,牛顿通过大量的研究,充分证明了引力作用并不是地球所独有的.宇宙间所有的物体,无论是巨大的星体,还是微小的尘粒,都是相互吸引的.他把这种无处不有的引力,称作“万有引力”,并把它总结成为定律：“任何两个质点之间存在着相互吸引的力量,其大小和它们质量的乘积成正比,并和它们的距离平方成反比.”
“万有引力定律”的创立,对以后的天体研究起了极大的推动作用.牛顿的好朋友哈雷根据这一定律,算出了1682年出现的那颗大彗星将于1758年重新出现.后来,这颗彗星果然又回来了,因此被命名为哈雷彗星.若干年后,天狼伴星、海王星和冥王星也都是借助于牛顿的万有引力定律才发现的.
牛顿的这一伟大的发现,不但很好地解释了当时的许多疑难问题,而且对以后的科学发展,直至现代的天体物理和宇宙航行,都具有非常重大的意义.
万有引力的发现过程
小时后,老师告诉我们,牛顿是因为有一天坐在苹果树下打瞌睡,被树上成熟的苹果掉下来打到,就让他发现了万有引力的存在.当然,这只是儿童版的「童话故事」.如果牛顿真那麼天才,他能够「看的到」万有引力的存在,而我就只会把苹果捡起来吃,我想今天我是不会来教各位物理的,我也会没那个勇气来当个科学家了.因为天才身边总是会有奇迹发生.或许苹果落地事件是一个重要的刺激,可是只凭一个单一的刺激是不可能有这麼一个大的发现.
好了,我们该回来到成人版的故事了,到底牛顿是怎麼发现万有引力的存在呢?在谈论万有引力发现的事件时,对於当时天文学及力学的发展情形也得有一些说明,才能了解当时代科学的背景,以及它是如何影响刺激牛顿发现万有引力.
有关力学:
牛顿了解伽利略早先所发展出来的惯性观念,他知道在不受外力作用的情形下,动者恒做等速度直线运动.他也知道若一个运动中物体的速率或运动方向有了变化,其中必定有力的作用.当时的牛顿,受到天文学家哥白尼提出的「地球绕日的圆形轨道」的影响可能正对月亮的运行轨迹不是直线、是绕著地球的圆形轨道而深感困惑.但是他已知道,由海更士提出「一物体要作圆周运动需要施一个向中心的力量」的理论.由天文看,行星绕太阳运动也应需要一向心的吸引力量,可是,这个力到底是什麼?
有关天文学:
西元1543年哥白尼提出天体运行论,以太阳为诸行星的运转中心和地球自转来解释星象,对人类以自我为中心的宇宙观作了一个革命性的改变.其后克卜勒分别在西元1609年提出行星运行第一定律「运行的轨道为椭圆,太阳位在椭圆的一焦点上」及第二定律「等面积定律；行星与太阳连线在相同的时间内,扫过的面积相同」及西元1619年提出的第三定律「周期定律；行星周期T的平方正比於轨道平均距离的立方」这三个定律揭示出几个问题:
1. 轨道可以是圆的,也可以是椭圆的,什麼样的作用方式,可以形成这样的轨道运行呢?
2. 太阳处於椭圆一焦点上,显示行星是绕著太阳的,是什麼力量使它们绕著太阳转呢?
3. 由周期与轨道半径的关系(周期平方正比於轨道半径三次方),这又意味著是什麼作用的方式所形的呢?
牛顿的伟大,就是看出了月亮是一直朝著地球「掉落」的,道理就和苹果的掉落相同.他推论月亮与苹果掉落的原因,都是由於地球重力在拉的结果.
掉落中的月球
牛顿又进一步发展他的想法.他比较了掉落中的苹果与掉落中的月亮,后来牛顿了解到,如果月亮没有朝著地球掉落的话,它将会做直线运动,最后则会脱离绕地轨道,所以他认为月亮正绕著地球而掉落(月球可是很认真的掉唷).因此,月亮必定掉落在那条没受到外力时应该会走的下方.牛顿大胆地假设,月球在重力的吸引下,只是一个绕著地球转的抛体而已.至於月球的切线速度是怎麼来的,可能就是在宇宙大霹雳、创世之时就决定了,而月球的切线速度大小将会决定它绕地球的轨道是圆形、椭圆形、抛物线、双曲线或是撞上地球.
牛顿的万有引力之简单涵义
牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的.每个物体都会吸引其他物体,而这股引力的大小只跟物体的质量与物体间的距离有关.牛顿的万有引力定律说明,每一个物体都吸引著其他每一个物体,而两个物体间的引力大小,正比於这它们的质量,会随著两物体中心连线距离的平方而递减.牛顿为了证明只有球形体可把「球的总质量集中到球的质心点」来代表整个球的万有引力作用的总效果而发展了微积分.然而不管距离地球多远,地球的重力永远不会变成零,即使你被带到宇宙的边缘,地球的重力还是会作用到你身上,虽然地球重力的作用可能会被你附近质量巨大的物体所掩盖,但它还是存在.不管是多小还是多远,每一个物体都会受到重力作用,而且遍布整个太空,正如我们所说的「万有」.