科學(xué)家的發(fā)明故事
1、牛頓——萬有引力的發(fā)現(xiàn)
人們都知道從蘋果落地中牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律的故事,其實那不過是法國啟蒙思想家伏爾泰為宣傳自然科學(xué)而編的故事.
在牛頓之前,人們已經(jīng)知道有兩種“力”：地面上的物體都受重力的作用,天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力.這兩種力究竟是性質(zhì)不同的兩種力?還是同一種力的不同表現(xiàn)?牛頓在劍橋大學(xué)讀書時就考慮起這個問題了.
牛頓23歲時,鼠疫流行于倫敦.劍橋大學(xué)為預(yù)防學(xué)生受傳染,通告學(xué)生休學(xué)回家避疫,學(xué)校暫時關(guān)閉.牛頓回到故鄉(xiāng)林肯郡鄉(xiāng)下.他仍沒有間斷學(xué)習(xí)和對引力問題的思考.
那時,鄉(xiāng)下的孩子們常常用投石器打幾個轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),之后,把石頭拋得很遠.他們還可以把一桶牛奶用力從頭上轉(zhuǎn)過,而牛奶不灑出來.
這一現(xiàn)像激發(fā)了牛頓關(guān)于引力的想像：“什么力使投石器里面的石頭,水桶里的牛奶不掉下來呢?”這個問題使他想到開普勒和伽利略的思想.他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進而想到這些龐然大物之間力的相互作用.這對牛頓抓緊這些神奇的思想不放,一頭扎進“引力”的計算和驗證中了.牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規(guī)律.他首先推求月球和地球距離,由于引用的資料數(shù)據(jù)不正確,計算的結(jié)果錯了.因為依理推算月球圍繞地球轉(zhuǎn),每分鐘的向心加速度應(yīng)是16英尺,但據(jù)推算僅得13．9英尺.在失敗的困境中,牛頓沒有灰心,反而以更大的努力進行辛勤的研究.
1671年,新測量的地球半徑值公布了.牛頓利用這一數(shù)據(jù)重新檢驗了自己的理論,同時,還利用他自己發(fā)明的微積分處理了月一地關(guān)系中不能把地球看作質(zhì)點時,重力加速度的計算問題.有了這兩項改進,牛頓得到了兩個完全一致的加速度值.這使他認為,重力和引力具有相同的本質(zhì).他又把基于地面物體運動的三條定律（即牛頓三大定律）用于行星運動,同樣得出滿意的正確結(jié)論.
牛頓整整經(jīng)過了7個春秋寒暑,到他30歲時終于把舉世聞名的“萬有引力定律”全面證明出來,奠定了理論天文學(xué)、天體力學(xué)的基礎(chǔ).
萬有引力定律的發(fā)現(xiàn),宣告了天上地面的萬物都遵循同一規(guī)律運動,徹底否定了亞里士多德以來宗教勢力宣揚的天上地下不同的思想,這是人類認識史上的一次飛躍.