误解！牛顿引力理论并非来自“苹果”，而是和他的炼金术颇有关系

　　牛顿的苹果故事想必大家都很清楚，可以说是科学界的佳话了。讲述的是牛顿在1665年到1666年的一年半时间里，自己在家躲避瘟疫的故事；打在脑袋上，突然灵光一闪，苹果为什么不往上跑，也不往旁边跑，非要往地心下落呢？

　　所以有万有引力。

　　

　　这个故事听起来很通俗很美，但仔细想想，万有引力才是万物表象背后的真相。虽然是事物的本质属性，但这个道理却隐藏得很深。一个苹果怎么能让牛顿清醒？

　　而你想想，除了苹果，你能相信牛顿这辈子没见过其他坠落物吗？显然不可能，牛顿随时都能看到有物体向地心坠落！

　　那为什么一个苹果创造了牛顿的神话？而不是杯子和笔？显然这个神话只是神话，小孩子看看也无妨。要真正了解科学，就必须知道牛顿自己是如何发现引力的。

　　

　　首先，牛顿的苹果神话是怎么来的？其实这件事真的不是谣言，而是牛顿晚年自己跟别人说的，他的亲戚也是这么说的，包括牛顿的同胞写的牛顿传。

　　所以可以肯定的是，牛顿自己说苹果砸到他头上了。那么问题来了，牛顿为什么要编造苹果神话？这个我们稍后再说。

　　我们知道，任何科学理论的产生都不是凭空产生的，一定有前人的努力和贡献。重力也是如此。

　　

　　在牛顿之前，许多伟大的物理学家和天文学家为牛顿理论的诞生奠定了基础。牛顿自己说过，这句话大家都耳熟能详：如果我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。

　　那么牛顿说的这位巨人是谁呢？我认为有三个：开普勒、伽利略和笛卡尔。

　　这三个人的贡献，基本预示着新物理学即将诞生，少不了牛顿这样的天才大师。

　　你看，日心说统治了人类近2000年，直到1543年哥白尼发表了《天球运行论》，改变了地球和太阳的位置。

　　

　　日心说诞生了。当时，哥白尼的日心说仍然延续地心说的匀速圆周运动轨道，即各大行星的轨道仍然是正圆，以恒定的速度围绕太阳公转。

　　这样的模型虽然更接近真相，但在预测天体运动方面并不比托勒密当时的本轮模型更准确。因此，这个模型并不完美，显然存在很大的问题。

　　开普勒这时候出现了。他利用从第谷·布拉赫那里获得的大量观测数据，将行星的轨道定义为一个椭圆，而太阳就在椭圆的焦点上。一。

　　这是开普勒行星运动第一定律，还有第二、第三定律，这里就不细说了。

　　

　　开普勒定律是应用在太阳和彗星的主要行星上计算出的天体轨道与当时的已知数据非常吻合而提出的。

　　这表明开普勒日心模型真实准确地描述了太阳系行星运动的真实情况。但开普勒定律只能说是超乎事物表象之上的，属于实证理论。

　　他无法解释为什么宇宙天球破裂后行星仍然围绕太阳运行，为什么行星的轨道是椭圆形的？等等一些问题，因为这些问题都涉及事物的本质原因，即背后真正的科学理论，而不是经验规律。

　　

　　所以开普勒三定律提出之后，一开始并没有多少人相信。毕竟，你还没有完全回答人们心中的疑问。

　　不过，随着1609年伽利略发现木星的卫星和金星的相变，人们开始逐渐接受日心说。1631年，人们利用开普勒定律预测了以前从未观测到的金星。和水星凌日。

　　至此，人们终于接受了开普勒创造的太阳系模型，但在这种情况下，却有一个问题需要整个科学界去寻找答案。即新宇宙模型需要新物理学作为支撑，以解决开普勒留下的疑难杂症。

　　

　　我们再来说说伽利略。他对力学的贡献是相当大的。著名的比萨斜塔实验（一定做过倾斜实验）推翻了亚里士多德的物体被迫运动而力保持不变的理论。关于物体运动的陈述。

　　伽利略认为力只是改变物体速度的原因。这一点对牛顿来说非常重要，因为它非常接近牛顿第二定律。

　　接下来要说的是17世纪的天才笛卡尔。他是近代物理学革命的先驱，牛顿力学的坚实奠基人。

　　

　　他提出宇宙是由物质和运动构成的，仅此而已。这个想法打破了亚里士多德所相信的天地之别。换句话说，我们可以解释地上事物的理论也可以用在天上，没有天地之分。

　　天空和大地是一样的，都服从同样的物理定律。

　　这一点也很重要，因为这个想法促成了牛顿敢于把苹果和月亮一视同仁，敢于把苹果坠落的力量延伸到月亮和各大天体。

　　

　　除了上述思想，笛卡尔还提出宇宙中物体的运动可以自行维持，数守恒。是不是觉得这很熟悉？是的，这就是惯性定律，牛顿第一定律。

　　牛顿的成功除了他天才的洞察力外，前辈们也有充分的准备。

　　下面说说牛顿。真是前无古人后无来者，百年难得一见的天才。无论走到哪里，你都是那么的突出，那么的优秀，那么的耀眼。

　　1661年牛顿在剑桥大学三一学院读书时，基本上是自学成才。学校教的东西根本没有引起他的注意。他自学并吸收了当时天文、哲学、数学方面最新最前沿的理论。

　　当然，对于我上面提到的前辈们的贡献，牛顿肯定是心知肚明的，他也有自己更高级的见解。他也知道新科学需要解决什么问题。

　　此外，牛顿想出牛顿三定律是轻而易举的事。

　　画出物体的运动规律。

　　

　　而当时最顶尖的科学家都知道，地球上的物体自由下落是因为受到了一种力的作用，改变了物体的状态，而这个力是什么？如何用数学来描述它是最关键的问题。

　　很明显这个力是远距离的作用。物体不需要相互接触，它们可以在看不见或触摸不到的情况下相互影响。那个时候，除了牛顿敢把这件事当回事，真的没有其他人有这个勇气。

　　我们知道，除了科学，牛顿最大的爱好就是烧炉子、造锅子、自己炼丹。他相信那神奇的东西。有人说，牛顿是人类历史上最后一位魔术师。

　　所以牛顿在面对远距离动作时，心理上并不排斥。他相信一个由自由意志的上帝掌管的宇宙，这什么都不是。甚至亚里士多德也不相信有远距离作用。

　　

　　所以1665年牛顿在家里躲瘟疫的时候，做了大量的计算。他想看看这个超能能不能解释月亮的运行，于是他将导致苹果掉到月亮上的力量扩大了。

　　首先推导出离心力公式，测出地球的重力加速度（通过一个单摆），然后用月球的质量乘以地球的加速度，计算出月球在地球表面的重力地球表面。

　　然后根据离心力公式计算出月球的离心力，最后得出月球在地表的引力等于月球离心力的4325倍。

　　然后他根据开普勒第三定律引入了平方反比公式。也就是说，这个超（引力）的大小与物距的平方成反比。

　　

　　因为已知地球和月球的距离是地球直径的60倍，所以得出月球在地球表面的引力应该等于3600倍的月球离心力.牛顿当时使用的数据，包括月球的质量、距离、公转周期，都不是很准确。

　　他被这个算计得有些发懵了。这两个值不相等。当时他心里想，也许这种远处的力并不能解释天体的运动。

　　然后把问题搁置。所以在瘟疫期间，牛顿根本不明白地心引力是怎么回事。根本不算。所以不存在苹果神话。

　　牛顿在接下来的几年里都在思考这个问题，但他还是喜欢炼金术。在科学上，相较于引力，牛顿也更喜欢做光学实验，所以可以说他的工作重心不在引力上。

　　

　　让牛顿在1679年胡克给牛顿的一封信中让牛顿重新拿起引力问题，其中透露他也在研究这个问题。个人可谓是互相打击，在他们眼里谁也容不下谁。

　　胡克的信刺激了牛顿，牛顿在接下来的几年里重新思考和计算了重力问题。当然，这个计算结果已经很接近事实了，但可能还是存在一些问题。

　　直接导致牛顿引力诞生的人就是埃德蒙·哈雷。

　　哈雷比姚铭能小十岁，但此时的哈雷已经是牛津大学的天文学教授了。他的主要研究对象是彗星。他要证明，历史上人们观测到的彗星记录其实是一样的。彗星的回归。

　　但是面对彗星如此诡异的轨道，就有些为难了。其实在那个时候，哈雷、胡克等人就已经知道，行星所受的力是与距离的平方成反比的。也就是说，他们也是通过开普勒第三定律推导出这个结果的。

　　

　　但他们的数学能力还不够好，无法进行严格的数学推导和推导过程，所以无法证明平方反比力一定会导致行星以椭圆轨道绕太阳运行。

　　所以哈雷只能去剑桥看望以数学能力着称的牛顿。哈雷问牛顿：如果行星所受的力与其距离的平方成反比，那么行星的轨道是一条什么样的曲线？

　　牛顿当时脱口而出，一定是椭圆，我已经算出来了。牛顿当时说他的计算结果丢失了（他认为计算出了问题），但他向哈雷保证他可以立即重新计算并将结果发送给哈雷。

　　这样一来，在哈雷的推动下，牛顿觉得自己的想法并没有错，一开始他通过炼金术的直觉相信的远距离之力是没有问题的。

　　

　　接下来的三个月，牛顿也扔掉了自己最喜欢的炼金术，炉子也没烧。在这三个月的时间里，牛顿就像是上了钩。通过严密的数学推导，他严格证明了任何在椭圆轨道上运动的天体都会受到与距离平方成反比的力。当然，受与平方成反比的力的物体必须沿椭圆运动。

　　哈雷看完后惊叹牛顿神一般的数学能力。

　　而且，牛顿还用自己的微积分证明了万有引力公式中的r是两个天体中心的距离。

　　在哈雷的支持下，牛顿于1687年发表了他的成果，这就是杰作《自然哲学的数学原理》。这是人类历史上第一个完整的自然科学理论，也是人类历史上第一个完整的机械系统。

　　

　　牛顿也是人类历史上第一次用更基础更深刻的科学规律推导出当时已知的所有经验规律。万有引力与三大定律结合，完全可以推导出开普勒三大定律。

　　也解释了开普勒三定律遗留的问题，让人们知道了行星运动背后更本质的原因。

　　当然，哈雷也利用牛顿的理论，完成了自己对彗星轨道参数和周期的精确计算。正如哈雷的猜测，人类在1682年、1607年和1531年发现并记录的彗星确实是同一颗。

　　并用牛顿的理论预测彗星将于1758年12月25日回归，这就是著名的哈雷彗星。下一次回归预计在2062年。

　　牛顿的万有引力就是这样诞生的。既有前辈的心血，也有他的炼丹直觉。牛顿也用了20年。一个苹果能粉碎万有引力理论吗？你相信吗？

　　

　　那牛顿晚年为什么要编造这个神话呢？前面说过，在牛顿发现万有引力的过程中，其他科学家也在研究。毕竟，引入平方反比力的人可不止他一个人。

　　另外，牛顿等人，尤其是胡克，一生都在互相掐。所以，他晚年直接说自己在瘟疫中被苹果砸烂后发现了引力，可以一劳永逸地解决后世的争议。

　　其次，牛顿本人狂妄自大，喜欢美化自己，编造这样的神话也符合他的作风。

　　终于这样的神话可以掩盖他在研究重力计算的过程中受到炼金术启发的事实。一个苹果就可以解决以上所有问题。

　　牛顿一生都在掩饰自己的爱好。他相信神秘的力量和上帝之手的存在。

　　尽管当时他的理论已经完美地解释了整个宇宙，但牛顿仍然认为单靠引力并不能保证太阳系的运行，必须有上帝之手的参与。