牛顿真的是因为被“苹果”砸到才发现万有引力理论的吗？
这个故事听起来真的很知名很美好，但是你以为万有引力才是一切事物表象背后的真相。虽然是事物的本质属性，但是这个道理隐藏的很深。一个苹果能让牛顿清醒吗？而如果你仔细想想，你能相信牛顿这辈子除了苹果没见过任何东西掉下来吗？显然不可能，牛顿随时都能看到物体向地心下落！那为什么一个苹果创造了牛顿的神话？而不是一个杯子或一支笔？很明显，这个神话只是神话，小孩子看看也是可以的。要真正理解科学，必须知道牛顿本人是如何发现万有引力的。
首先，牛顿的苹果神话是怎么来的？其实这件事并不是轶闻，是牛顿自己晚年告诉别人的，他的相关后代也是，包括牛顿的老乡写的牛顿传记。所以可以肯定的是，苹果砸头事件是牛顿自己说的。所以问题来了，牛顿为什么要发明一个苹果神话？我们以后再谈这个。我们知道，任何科学理论的产生都不是凭空产生的，它必然有前人的努力和贡献。重力也是。
在牛顿之前，许多伟大的物理学家和天文学家已经为牛顿理论的诞生奠定了基础。牛顿自己说过这句话，大家都很熟悉这句话:如果我比别人看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。那么牛顿说的这个巨人是谁呢？我觉得有三个:开普勒、伽利略、笛卡尔。这三个人的贡献基本预示着新物理学即将诞生，缺的就是牛顿的天才。你看，日心说统治了人类近2000年，直到1543年哥白尼发表《天球运动论》，颠倒了地球和太阳的位置。
日心说诞生了。当时哥白尼的日心说仍然延续了地心说中匀速圆周运动的轨道，即行星的轨道仍然是正圆，以匀速围绕太阳旋转。这个模型虽然更接近事实，但并不比托勒密现在的模型更准确地预测当时的天体运动。所以这种模式并不完美，显然存在很大的问题。这时开普勒出现了，他从第谷经过？布拉获得的大量观测数据通过拟合和猜测将行星的轨道定义为椭圆，太阳处于椭圆的焦点之一。这是开普勒的行星运动第一定律和第二第三定律，这里就不赘述了。
提出了开普勒定律，将其应用于太阳和彗星的行星计算出的天体轨道与当时已知的数据吻合得很好。这表明开普勒的日心模型真实而准确地描述了太阳系行星运动的真实情况。但开普勒定律只能说是凌驾于事物表象之上，属于经验理论。他无法解释为什么天球破了之后行星绕着太阳转，为什么行星的轨道是椭圆的。以及其他问题，因为这些问题关系到事物的本质原因，也就是背后真正的科学理论，而不是经验法则。
所以开普勒三定律提出后，一开始相信的人并不多。毕竟你没有完全回答人家的问题。但是随着伽利略在1609年发现木星的卫星，以及金星相变的发现，人们开始逐渐接受日心说。1631年，人们利用开普勒定律预测了金星和水星的凌日，这是以前从未观测到的。至此，人们终于接受了开普勒的太阳系模型，但在这种情况下，有一个问题需要整个科学界寻找答案。即宇宙的新模型需要新的物理学作为支撑，来解决开普勒留下的疑难杂症。
这里就说说伽利略吧。他对力学的贡献还是相当大的。著名的比萨斜塔实验(斜面实验肯定做过)推翻了亚里士多德关于一个物体受迫运动，力是维持物体运动的说法。伽利略认为力只是改变物体速度的原因。这对牛顿来说非常重要，因为它非常接近牛顿第二定律。以下是笛卡尔，17世纪的天才。他是现代物理学革命的先驱，牛顿力学的坚实奠基者。
他提出宇宙是由物质和运动组成的，仅此而已。这一思想打破了亚里士多德认为的天地之别。换句话说，我们可以解释地球上事物的理论也可以用在天堂上，根本不存在什么天堂和地球。天和地是一样的，遵循着同样的物理规律。这一点也很重要，因为这个想法让牛顿敢于平等对待苹果和月球，敢于把苹果坠落的力延伸到月球和各大天体。
除了上述思想，笛卡尔还提出宇宙中物体的运动可以自行维持，量是守恒的。你觉得这个眼熟吗？没错，这就是惯性定律，也是牛顿第一定律。所以，牛顿的成功不仅在于他天才般的观点，而且前人也为此做了充分的准备。现在来说说牛顿。他真是前无古人后无来者的天才，几百年难得一见。无论走到哪里，你都是那么的出众，优秀，耀眼。牛顿1661在剑桥三一学院读书的时候，基本都是自学。学校教的东西根本没入他的眼。他吸收了当时最新、最前沿的天文学、哲学、数学理论。当然，我上面说的前辈们的贡献，牛顿肯定都知道，他有自己优越的观点。他也知道新科学需要解决什么问题。得到物体的运动规律。
而且当时所有顶尖的科学家都知道，地球上的物体自由落体是因为一个力，这个力改变了物体的状态。这个力是什么？如何用数学来描述，是最关键的问题。很明显，这个力是一种超距作用，物体不接触也能相互影响。当时除了牛顿敢当真，其他人真的没那个胆子。我们知道，除了科学，牛顿最大的爱好就是烧炉子，造锅，搞自己的炼金术。他相信那种神奇的东西。有人说牛顿是人类历史上最后一个魔术师。所以这种牛顿的心理在面对距离的作用时并不排斥。他相信宇宙是由一个自由意志的上帝控制的，这根本不算什么。即使是亚里士多德也不敢相信这个远距离的动作。
于是牛顿在1665年躲避家中瘟疫的时候做了大量的计算。他想看看这个超能力能否解释月亮的运动，于是他把导致苹果落到月亮上的力延伸了出来。首先，他推导了离心力的公式，测量了地球的重力加速度(通过单摆)，然后用月球的质量乘以表面的加速度，计算出月球对地球表面的引力。然后根据离心力公式计算月球的离心力，最后的结论是月球在表面的引力等于月球离心力的4325倍。然后他根据开普勒第三定律推导出平方反比公式。也就是说，这种超引力的大小与物体距离的平方成反比。
因为地球和月球之间的距离是地球直径的60倍，所以得出结论，月球在地球表面的引力应该等于月球离心力的3600倍。当时牛顿使用的数据，包括月球的质量、距离、公转周期，都不是很准确。他对这个计算有点迷惑。这两个值不相等。当时他心里想，也许这个距离力并不能解释天体的运动。然后我就把问题搁置了。所以牛顿在瘟疫期间根本不懂引力。连一块都算不上。所以没有苹果神话。牛顿在接下来的几年里思考了这个问题，但他仍然喜欢炼金术。在科学上，牛顿相比引力也更喜欢做光学实验，所以可以说他的重点不在引力上。
让牛顿在1679年虎克给牛顿的信中再次拿起引力问题，说明他也在研究这个问题。我们知道牛顿和胡克因为光学问题产生了梁子，这两个人可以说是互相打了起来，谁也不能把谁放在眼里。于是胡克的信刺激了牛顿，牛顿在接下来的几年里重新思考和计算了引力问题。当然，这个计算结果很接近事实，但可能还是存在一些问题。而直接导致牛顿万有引力诞生的人是埃德蒙？哈利。哈雷比牛顿小十岁，但此时哈雷已经是牛津大学的天文学教授。他的主要研究目标是彗星。他想证明历史上人们观测到的几次彗星记录，其实都是一次彗星的回归。然而，很难面对如此奇怪的彗星轨道。事实上，哈雷、胡克和其他人已经知道行星上的力与距离的平方成反比。也就是说，他们也是通过开普勒第三定律推导出了这个结果。
但他们的数学能力并不好，无法进行严格的数学推导和推导过程，所以无法证明平方反比力必然导致行星以椭圆轨道绕太阳运行。所以哈雷只能去剑桥拜访牛顿。牛顿的数学能力是出了名的好。哈雷问牛顿:如果行星上的力与其距离的平方成反比，那么行星的轨道是一条什么样的曲线？牛顿当时脱口而出，一定是椭圆，我算出来了。牛顿当时表示，他的计算结果丢失了(他认为计算有问题)，但向哈雷承诺，他可以立即重新计算，并发送给哈雷。就这样，在哈雷的推动下，牛顿觉得自己的想法没有错，自己一开始通过炼金术直觉相信的距离力也没有错。
在接下来的三个月里，牛顿把他最喜欢的炼金术丢了，炉子也不烧了。这三个月，牛顿好像挂了。他通过严密的数学推导，严格证明了任何在椭圆轨道上运动的天体都会受到一个与距离的平方成反比的力。当然，受平方反比力作用的物体必然做椭圆运动。哈雷看到后惊叹牛顿神一般的数学能力。而且牛顿用自己的微积分证明了万有引力公式的R是两个天体中心之间的距离。在哈雷的支持下，牛顿于1687年发表了他的成果，这就是自然哲学的代表作《数学原理》。这是第一套完整的自然科学理论，也是人类历史上第一套完整的力学体系。
牛顿也是人类历史上第一次用更基本、更深刻的科学规律推导出当时已知的所有经验规律。万有引力和三鼎定律结合起来，完全可以推导出开普勒三定律。也解释了开普勒三定律留下的问题，让人们知道了行星运动背后更本质的原因。当然，哈雷也用牛顿的理论精确计算了彗星的轨道参数和周期。正如哈雷猜测的那样，1682年、1607年和1531年记录的彗星确实是一样的。而且用牛顿的理论预测这颗彗星会在1758 65438+2月25日回归。这就是著名的哈雷彗星。预计下次回归将在2062年。这就是牛顿万有引力的诞生，不仅仅是因为前人的努力和底气，更是因为他对炼金术的直觉。而且，牛顿花了20年才从一个苹果里找出万有引力理论？你能相信吗？
那牛顿晚年为什么要发明这个神话呢？如前所述，在牛顿发现引力的过程中，其他科学家也在研究它。毕竟，他不是唯一一个引入平方反比力的人。而且牛顿本人和其他人，尤其是虎克，终其一生都在互相掐，所以晚年直接说他在瘟疫期间被苹果砸到后发现了万有引力，可以一劳永逸地解决后世的争论。其次，牛顿本人比较自大，骄傲，喜欢美化自己，所以编造这样的神话也符合他的风格。最后，这样的神话可以掩盖他在研究和计算引力的过程中受到炼金术启发的事实。一个苹果就能解决以上所有问题。