牛顿证明了万有引力是普遍存在的。
分析:
哈佛大学科技史教授科恩近日撰文,对苹果登陆的故事表示怀疑。科恩引用历史资料说明牛顿迈向万有引力理论的伟大一步是在1679年底到1680年初。10月24日,胡克写信给牛顿,向他介绍了一种分析曲线运动的新方法。胡克明智地看到,物体沿弯曲轨道的运动有两个分量,一个是惯性分量,另一个是向心分量。51的惯性分量必然沿着曲线的切线方向做直线运动,而向心分量总是把物体拉离惯性的直线轨迹。月球运动的稳定轨道是这两个分量相互匹配,这样月球既不会切线方向跑偏,也不会螺旋接近地球。笛卡尔认为物体的曲线运动只是由运动物体试图脱离中心的力引起的,但实际上并不存在这样的力。在胡克的信中,牛顿被要求对这一假设发表意见或评论。这个假设显然是牛顿把曲线运动分解成一个惯性分量和一个向心分量的思想的引入。因为在此之前,牛顿经常用笛卡尔的离心力来描述运动。胡克还在信中大胆提出,行星对太阳的向心力与两颗恒星距离的平方成反比。因为虎克缺乏牛顿的数学能力,他无法更进一步,无法从直觉的预感和猜测,跃入严格的科学结论。
10月28日,165438+牛顿回信称,在阅读虎克的信之前,他还没有“听说过你的假设,即行星的天体运动被视为沿曲线切线方向的直线运动”,并被太阳“吸引”。然后牛顿马上把他的研究课题改成:地球自转对自由落体的影响。然而,他错误地将自由落体的路径描述为螺旋。胡克发现了牛顿的错误,并在他日期为65438年2月9日的信中指出,自由落体的路径“将类似于椭圆”。65438+2月65438+3月牛顿谨慎地回复了胡克的修正,但没有评论胡克关于行星运动是“圆周运动”的分析。胡克没有气馁。在1680年6月6日的信中,65438+重申了向心引力与距离的平方成反比的定量假设,并解释说他的分析“清晰而正确地解释了天象”。牛顿仍然没有回答。65438+65438年10月7日,胡克发来一封简短的补充信,要求牛顿搞清楚:一个中心引力使一个物体偏离其惯性轨道,做曲线运动。当力与距离的平方成反比时,曲线是什么,它的性质和原因是什么?
牛顿几乎做到了胡克所想的。但他从未把证明的结果告诉胡克或任何人。直到1684年8月,著名天文学家哈雷来访,说他和莱恩都无法解决行星运动的问题。尽管胡克声称他已经解决了这个问题,但他无法提出一个公式。牛顿一听,马上回答说:“是椭圆。”哈雷问他怎么知道的,牛顿回答:“我算出来的。”在哈雷的催促下,牛顿为英国皇家学会撰写了《论运动》,详细讲述了自己的计算过程。
应该说牛顿在大约1684+1年写的《论运动》初稿中,还没有建立万有引力的概念。此时的牛顿还没有明白,太阳吸引着每一颗行星,每一颗行星也吸引着太阳,行星之间也相互吸引。很快,牛顿发现了反应定律的意义,在他于1684年2月完成的《论运动》修订版中,用相互作用来描述行星运动。1685年春天,牛顿全力以赴,完成了《自然哲学数学原理》的初稿,才完整地得出了所有物体都通过引力相互作用的理论。牛顿发现万有引力后,虎克宣称他向牛顿建议他采用“万有引力与距离的平方成反比的定律”。许多历史学家也同意胡克的观点。
牛顿说他是站在巨人的肩膀上才发现万有引力的,但牛顿毕竟比巨人看得更远。胡克只提出了行星和太阳的关系,而牛顿的万有引力定律适用于宇宙中的所有物体。这种质的飞跃是胡克所不知道的。后来牛顿想否认胡克给过他暗示。1717年他编了一个苹果落地的故事,把他对万有引力定律的研究提前了20年,变成了17年到60年代的东西。然而,这个故事从未被牛顿发表过。他只是在给法国作家皮埃尔·德·梅佐的一封信的草稿中写了它,并检查了它。但是后人流传了这个故事。