蘋果對(duì)于眾人來說就是一種吃的水果，但在牛頓的身上，卻可以發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。一起來看看小編給大家精心準(zhǔn)備的資料，歡迎閱讀!

　　蘋果與萬有引力

　　蘋果與牛頓，不但有故事，而且還異常豐富，其中膾炙人口的“蘋果落地”啟發(fā)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力故事就有若干個(gè)版本。

　　版本一：少年時(shí)代的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋果落地。牛頓，1642年12月25日生于英國林肯郡伍爾索普村的一個(gè)農(nóng)民家庭。12歲他在格蘭撒姆的公立學(xué)校讀書時(shí)，就表現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)和機(jī)械發(fā)明的濃厚興趣，自己動(dòng)手制作了水鐘、風(fēng)磨和日晷等。蘋果落地引起他的注意是偶然的。一個(gè)炎熱的中午，小牛頓在他母親的農(nóng)場(chǎng)里休息，正在這時(shí)，一個(gè)熟透了的蘋果落下來，這個(gè)蘋果不偏不倚，正好打在牛頓頭上。牛頓想：蘋果為什么不向上跑而向下落呢?他問他的媽媽，他媽媽也不能解釋。大凡科學(xué)家都保留一顆童心，牛頓更不例外，當(dāng)他長大成了物理學(xué)家后，他聯(lián)想到了少年的“蘋果落地”故事，可能是地球某種力量吸引了蘋果掉下來。于是，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力。

　　版本二：青年時(shí)期的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋果落地。中世紀(jì)的1347-1345年間，歐洲爆發(fā)的“黑死病”奪取了近四分之一的歐洲人口，300年后，黑死病卷土重來，歐洲緊急疏散城市人口。正在劍橋大學(xué)三一學(xué)院讀書的牛頓回到了他出生的家鄉(xiāng)林肯郡的小村莊。為了排遣心中的苦悶，他經(jīng)常到他父親的莊園里讀書和散步，有一天，一顆蘋果從他經(jīng)常散步的蘋果樹上落下來，引起了他的思考，蘋果為什么會(huì)落地呢?他怎么不朝天上去呢?很定是有什么力在牽引著它。在蘋果落地的啟發(fā)下，他發(fā)現(xiàn)了萬有引力。這大約是1666年的事情。

　　版本三：老年時(shí)期的牛頓發(fā)現(xiàn)蘋果落地。目前流傳較廣的是經(jīng)過大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說過的蘋果落地故事，在讀者心目中產(chǎn)生很大的影響，并廣為流傳。格林是在牛頓去世那一年在《哲學(xué)原理》一書中談到蘋果落地的故事的，他說：“有一天，牛頓在花園中思考問題，突然有一個(gè)蘋果從樹上落下，使得牛頓想到萬有引力定律。”可是格林卻是從福克斯那兒聽到牛頓蘋果落地的故事。法國的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽來的。在伏爾泰所著的《哲學(xué)通信》中，對(duì)蘋果落地的故事這樣寫道：“牛頓回到劍橋大學(xué)附近的故居。有一天，他在花園中散步，看到一個(gè)蘋果從蘋果樹上落下，這樣使得牛頓想到許多科學(xué)家所研究而未獲突破的重力起源問題。”這時(shí)的牛頓已經(jīng)到了老年了。

　　最詳細(xì)記載這個(gè)故事的人是英國人布雷斯特，他于1831年在《牛頓的生平》一書中又提到這一件事。后來，他在1855年又在《牛頓的生平、著作和發(fā)現(xiàn)的回憶》一書中提出此事。他是這樣記載的：“蘋果從沃爾斯索普的樹上落下來，因而使牛頓想到這個(gè)問題。1814年，我在沃爾斯索普時(shí)，曾經(jīng)看到這一棵蘋果樹，樹的一部分已經(jīng)開始枯萎，一部分樹干已經(jīng)脫離樹根。到1820年，這一棵樹已經(jīng)完全腐朽而倒下去了。這一棵樹的標(biāo)本后來由伊·特納小心地保存著。”

　　關(guān)于伊·特納保存這一棵樹的標(biāo)本的故事，是他的曾孫在1939年告訴塔侖茲的。他的曾孫說，他的曾祖父伊·特納到沃爾斯索普村牛頓的故居時(shí)，看到在原來枯死的蘋果樹的地方又補(bǔ)栽了新的蘋果樹，而且補(bǔ)栽的蘋果樹已經(jīng)結(jié)果了。至今，在英國仍有許多觀光客到牛頓故居瞻仰這棵蘋果樹。

　　布雷斯特在牛頓的傳記中，一方面記述了蘋果落地啟迪產(chǎn)生萬有引力的思想，同時(shí)又對(duì)此表示懷疑。布雷斯特不相信蘋果落地的故事是真實(shí)的，他認(rèn)為在牛頓之前，已有不少科學(xué)家具有萬有引力的觀念，牛頓對(duì)此也應(yīng)當(dāng)知道的。也就是說，牛頓的萬有引力觀念可能來自前人。蘋果落下是平常的現(xiàn)象，牛頓也可能看到蘋果下落，但是蘋果下落現(xiàn)象并不一定是啟發(fā)牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的來源。布雷斯特在書中還指出：蘋果落地的故事又經(jīng)過大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說過，在讀者心目中產(chǎn)生較大的影響，并廣為流傳。

　　格林是在牛頓去世那一年在《哲學(xué)原理》一書中談到蘋果落地的故事，他說：“有一天，牛頓在花園中思考問題，突然有一個(gè)蘋果從樹上落下，使得牛頓想到萬有引力定律。”可是格林卻是從福克斯那兒聽到牛頓蘋果落地的故事。法國的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽來的。在伏爾泰所著的《哲學(xué)通信》(發(fā)表于1733年)中，對(duì)蘋果落地的故事這樣說：“1666年，由于瘟疫流行，牛頓回到劍橋大學(xué)附近的故居。有一天，他在花園中散步，看到一個(gè)蘋果從蘋果樹上落下，這樣使得牛頓想到許多科學(xué)家所研究而未獲突破的重力起源問題。”

　　伏爾泰認(rèn)為牛頓在自然科學(xué)方面有很多貢獻(xiàn)，而且對(duì)法國有很大的影響，所以應(yīng)該把牛頓的創(chuàng)見介紹到歐洲大陸來。這就是伏爾泰在《哲學(xué)通信》和《牛頓的哲學(xué)思想》兩本書里，以大量的篇幅介紹引力理論的道理，同時(shí)也轉(zhuǎn)述了蘋果落地的故事。因此，蘋果落地的故事也由英國傳到歐陸，成為家喻戶曉的科學(xué)佳話。

　　在牛頓逝世后不久，斯圖克萊在他所著的《牛頓的生平傳記》一文中寫道：在1726年4月15日，我到牛頓的寓所去拜訪他，和他在一起待了一整天。在談話中，他向我談起蘋果落地的事。他說：“有一天，他在花園里思考引力問題的時(shí)候，一個(gè)蘋果從樹上落下來。這時(shí)候，他就想，為什么蘋果總是垂直落向地面呢?為什么蘋果不向外側(cè)或向上運(yùn)動(dòng)，而總是向著地球中心運(yùn)動(dòng)呢?無疑地，這是地球向下拉著它，有一個(gè)向下的拉力作用在物體上，而且這個(gè)向下的拉力總和必須指向地球中心，而不是指向地球的其他部分。所以蘋果總是垂直下落，或者總是朝向地球的中心。蘋果向著地球，也可看成是地球向著蘋果，物體和物體之間是相互朝著對(duì)方運(yùn)動(dòng)的。物體之間的作用力必須正比于它們的質(zhì)量。這個(gè)力，我們稱之為引力。”

　　斯圖克萊是牛頓的好朋友，他所記述有關(guān)蘋果落地的故事比較完整，而且和格林、伏爾泰不同的是，斯圖克萊是直接從牛頓那兒引述的，而格林和伏爾泰則是從別人那里聽來的。這是科學(xué)史上第一次直接來自牛頓的蘋果落地故事，因此具有很大的權(quán)威性。

　　拓展：萬有引力

　　適用范圍

　　經(jīng)典萬有引力定律反映了一定歷史階段人類對(duì)引力的認(rèn)識(shí)，在十九世紀(jì)末發(fā)現(xiàn)，水星在近日點(diǎn)的移動(dòng)速度比理論值大，即發(fā)現(xiàn)水星軌道有旋緊，軌道旋緊的快慢的實(shí)際值為42.9″每世紀(jì)。這種現(xiàn)象用萬有引力定律無法解釋，而根據(jù)廣義相對(duì)論計(jì)算的結(jié)果旋緊是43.0″每世紀(jì)，在觀測(cè)誤差允許的范圍內(nèi)。此外，廣義相對(duì)論還能較好地解釋譜線的紅移和光線在太陽引力作用下的偏轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。這表明廣義相對(duì)論的引力理論比經(jīng)典的引力理論進(jìn)了一步。

　　在法拉第和麥克斯韋之后，人們看到物理的實(shí)在除了粒子還有場(chǎng)。電磁場(chǎng)具有動(dòng)量和能量且能傳播電磁波。這使人們聯(lián)想萬有引力定律也是物理的實(shí)在，能傳播引力波，也有許多人努力探測(cè)它，但目前尚無很好的結(jié)果。電磁波的傳播可用光子解釋，類似地，光子也導(dǎo)致引力子概念的引出。萬有引力也不再是超距作用，而以引力子為媒介。但這些目前都是物理學(xué)家正在探索的領(lǐng)域。

　　經(jīng)典力學(xué)的適用范圍并引入普朗克常量和真空中光速來界定經(jīng)典力學(xué)的領(lǐng)地。粗糙的說，經(jīng)典的萬有引力定律適用范圍也可用一數(shù)量表示。現(xiàn)在引入引力半徑Rg=2Gm∕c2，G、m分別表示引力常量和產(chǎn)生引力場(chǎng)的球體的球體的質(zhì)量，c為光速。用R表示產(chǎn)生力場(chǎng)球體之半徑，若Rg∕R《1，則可用牛頓引力定律。對(duì)于太陽，Rg∕R≈10 ,應(yīng)用牛頓引力定律無問題;即使是對(duì)致密的白矮星，Rg∕R≈十的負(fù)三次方～十的負(fù)四次方，也仍然可用牛頓萬有引力定律;至于中子星，Rg∕R≈1∕3，這便有必要引用廣義相對(duì)論。至于黑洞和宇宙大爆炸，應(yīng)當(dāng)是應(yīng)用廣義相對(duì)論的。

　　意義

　　萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)，是17世紀(jì)自然科學(xué)最偉大的成果之一。它把地面上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律統(tǒng)一了起來，對(duì)以后物理學(xué)和天文學(xué)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的影響。它第一次解釋了(自然界中四種相互作用之一)一種基本相互作用的規(guī)律，在人類認(rèn)識(shí)自然的歷史上樹立了一座里程碑。

　　萬有引力定律揭示了天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，在天文學(xué)上和宇宙航行計(jì)算方面有著廣泛的應(yīng)用。它為實(shí)際的天文觀測(cè)提供了一套計(jì)算方法，可以只憑少數(shù)觀測(cè)資料，就能算出長周期運(yùn)行的天體運(yùn)動(dòng)軌道，科學(xué)史上哈雷彗星、海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)，都是應(yīng)用萬有引力定律取得重大成就的例子。利用萬有引力公式，開普勒第三定律等還可以計(jì)算太陽、地球等無法直接測(cè)量的天體的質(zhì)量。牛頓還解釋了月亮和太陽的萬有引力引起的潮汐現(xiàn)象。他依據(jù)萬有引力定律和其他力學(xué)定律，對(duì)地球兩極呈扁平形狀的原因和地軸復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，也成功的做了說明。推翻了古代人類認(rèn)為的神之引力。

　　對(duì)文化發(fā)展有重大意義：使人們建立了有能力理解天地間的各種事物的信心，解放了人們的思想，在科學(xué)文化的發(fā)展史上起了積極的推動(dòng)作用。