相信大家一定聽過萬有引力發現故事,牛頓有一天在一棵樹下思考,突然一顆蘋果掉下來砸到牛頓,於是萬有引力誕生。這個故事可以說家喻戶曉,但實際萬有引力發現史卻並非這麼簡答,今天我來談談這個問題。
首先在牛頓時代人類的物理學進程已經取得一定進展了,但是很多規律都是建立在直覺上,比如亞里斯多德說過:兩個球同時往下掉,如果A球是B球的十倍重,那麼A球會先掉落到地面上。再比如人類發現:力是維持物體運動的原因,因為我們生活中經常見到這樣的場景:一個小推車如果沒人推,小車不會動,一旦有人推小車就會走,但是如果再次沒人推小車又會慢慢停止,所以靠直覺就得出結論:物體要動必須要有力的維持。
可是直覺建立的物理規律其實並不靠譜,雖然我們現在已經明白了A和B球會同時落地,儘管A比B重10倍,同時我們也知道力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動的原因,但是你要知道當時如果一位物理學家突然提出一個「反直覺」的理論,是要承受很大的壓力的,會有無數人批判。
建立了以上歷史知識我們就要往下說,當時人類對物理探索主要分為兩塊:地上和天上。地上的運動比如一個小球受力後如何運動,天上比如一個行星會沿著啥軌跡運行。其實當一顆蘋果突然從樹上掉下來,一般人都能想到也許有個力在拉蘋果,這並不稀奇,所以牛頓發現「萬有引力」其實並不是因為被蘋果砸到了,這個故事本身也是為了激勵後人而美化過的。
既然「蘋果落下來可能受到了力」這種觀點很符合我們的直覺,一般人也能想到,為啥偏偏要把「萬有英引力」的發現歸功於牛頓呢?原因很簡單,因為牛頓的偉大不是發現了有力在拉蘋果,而是發現了拉蘋果的力和天上行星運行時的受力是屬於「同一種力」,也就是所謂「地上的力」和「天上的力」是屬於同一種力。
大家可以先設想自己就處於牛頓時代,此時你看見地上有人踢足球,一腳下去足球走一個拋物線,地球給予了引力作用。此時你再抬頭看看天上,突然有一道流星划過。你會感覺天上和天上真的是兩回事,兩者完全不一樣,一般人絕對不會去想:其實天上和天上都是受到了同一種力的作用。
所以牛頓想到了這點,但是只是想到還不夠,還需要去驗證,如何驗證呢?人類又不能飛上天去看天體的軌跡,不過很簡單,因為當時已經有望遠鏡發明出來了,人類根據行星的數據很容易就能驗證出來,一個行星走橢圓軌道運動,到底受到了哪個方向的力作用。最後天上的力和地上的力都符合同一個物理規律,這兩種力還真的是同一種力。
雖然證明了地球對大家的引力和天上行星受到的引力是同一種力,那麼為啥偏偏要叫「萬有引力」?因為這種引力真的是「萬有」,大家也可以再次設想自己處於牛頓時代,現在已經證明了天上和地上的力是一致的,接下來還有一個大膽的發現:地球上有質量的物體相互之間也有「引力」。比如此時地面上有一個足球,足球50米處有一個人,這兩者之間也是有「引力」的,這個力與天上的力也是屬於同一種力,只不過根據牛頓的萬有引力公式計算發現:這兩者的引力非常小,小到幾乎可以忽略不計而已。
所以經過以上兩步驟的論證,牛頓總算證明了這種力的確是「萬有」的,而這也是牛頓的偉大之處。所以萬有引力的發現,絕對不是一個蘋果砸到牛頓這麼簡單,而是經過了大膽的猜測,科學的論證之後的成果。我是小彭來給您解惑,如果喜歡文章可關注。