牛顿万有引力的故事

牛顿万有引力的故事

牛顿的成就可以说是集前人之大成，他在开普勒、伽利略、惠更斯等人的工作基础上，将表面看来“互不联系”的力学知识，用数学方法把它们统一起来，揭示了物体运动的基本规律从而建立了经典力学。他的一生有很多伟大发现，万有引力定律就是他最伟大的发现之一。

大石岁移养亮异万作止杂约是在1665～1667年间，有一天，牛顿坐在苹果树下思考地球的引力问题，突然一个苹果从树上落下，激起牛顿思潮翻滚。他想：来自苹果在空间，哪一个方向都可以飞去，为什么偏偏要坠向地面？地球和苹果是互相吸引的？行星绕恒星运转，也是互相吸引的？苹果落向地演故面的力和使行星保持在它的轨道上的力是否有关呢？

牛顿经过长期观察研究，产生了如下的假想：太阳、行星以及离我们很远的恒星，不管彼此相距多远，都是互相吸引着的，其引力随距离的增大而360问答减小，地球和其他行星绕太阳运转，就是靠太体杂重尔际话日妈清超阳的引力维持。同样，地球不仅吸引地面上和表面附近的物体，而且也可以吸引很远的物体（例如月亮），其引力也是随着距离的增大而减弱。他在手稿中曾写到“就在这一年，我开始想到把重力引伸到月球的轨道上，……于是我把推动月球在轨道上运行的力和地面上的重力加以比较，发现它们差不多密合。”牛顿进一步猜想，宇宙同任何物体间都存在吸引力，这些力具有相同的本质，遵循同样的力学规律，其大小都与两者之间距离的平方成反比。

牛顿凭着他对于数学和物理的惊人才华。结合开普勒行星运动定律，从理论上推导出太阳对行星的引力F与两者距离r的平方成排门转维百龙反比，还证明引力跟太阳质量M和行星质量m的乘积成正比，即

牛顿又研究卫速序毛朝星绕行星的运动，结论是它们之间的引力也是与行星和卫星质量的乘积成正比，与两者距离的平方成反比。

以上结论是否正确，还需要经过实验检验。牛顿根据当时观测到的地球和月球的有关数据，凭借理想列洲贵地乱实验巧妙地解决了这一难题。

首先牛顿根据月球绕地球运转的周期和轨道半径，从运动学的角度计算出了月球轨道的向心加速度

式中，ω为月球绕地球转动的角速度；T为月球绕地球转动的周期，T=2.36×106s；r月地为月球与地球的球心距离，r月地=3.18×108m。

然后，牛顿设想，如果把一个物体放到月球轨道上，让它绕地球运胶思都模乱源日心报京动，地球对它的吸引力破就减小到F，它运动的加速度减小到a。既然物体在地面受到的重力G和在月球轨道上运行时受到的力F，都是来自地球的吸引力，那么在月球轨道上的加速度a和地面上的重力加速度g就应有如展赵极命布卷下的关系式：

进而从动力学的角度计算出月球轨道的向心加速度

由上可见，两者的计算结果惊人的一致。于是牛顿证实了他的关于地球和物体间，各天体之间的吸引力都属于同一性考造亮落轮权分快质的力，都遵从同样的力学规律的猜想是正确的。他把这种引力规律做了合理的推广，称为万有引力，并在1687年正式发表了万有引力定律。

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