1666年初秋,還是在那幢掛滿長春藤、長年失修的小樓上,24歲的牛頓,正在翻閱著一本本有關天體運行的著作。牛頓現在已是位於倫敦的、著名的劍橋大學三一學院的研究生了。因為鼠疫正在全國流行,學校被迫放假,他才回到了故鄉。
牛頓已經成年。少年時期,他身體清瘦、孱弱。現在不同了。他,中等身材,濃發披肩,額麵寬闊,儀表雖不出眾,但是那雙靈活、深邃的眼睛卻透出了幾分“內秀”。
近幾天,牛頓整天趴在二樓那間安靜的小屋裏,心事重重。占據他心靈的是關於天體運行的問題。所有發表過的有關天體運行的論文,他都仔細讀過了,竟沒有一篇能使他滿意。
波蘭天文學家哥白尼在100多年前曾說:“引力是按照神的意誌給予物質各部分的自然屬性。因此,物質的各部分都具有聚合成球狀的傾向。這種傾向,無論是太陽、月球、地球,同樣具備著……”
德國天文學家開普勒也說過:“月球被地球牽引著;相反,月球也吸引著地球上的海水。從太陽那裏,有一隻肉眼看不見的巨手,伸向行星,拉著這些行星跟太陽一起旋轉……”
可是,這些說法,都還沒有經過證明,還不能算是科學的論斷。
“假如太陽對於行星,地球對於月球,各自給以引力的話,那麼,究竟應該怎樣來研究這種力呢?”
牛頓反複思考著的,正是這個問題。
在屋裏待得太久了,他走下樓來,推開後門,來到一片果實累累的蘋果園裏。
秋高氣爽,金色的陽光透過繁茂的枝葉,斑斑駁駁地灑在樹下。成熟了的蘋果,被陽光鍍上一層金黃的顏色,好看極了。眼前的田園美景,並不能排卸掉盤旋在牛頓腦裏的科學問題。他坐在樹下的石凳上,又沉浸在苦苦的思索之中。
太陽偏西了。牛頓仰視天空,那雙似乎能看穿九霄雲層的眼睛,好像看到了什麼,又好像什麼也沒有看到。一會兒,他又收回目光,無意識地看了看被熔金的夕陽映得通紅的蘋果。這時,恰巧一個蘋果悄然離開樹枝,“吧嗒”一聲落到地上。
“蘋果掉下來了。”牛頓自語著。立刻一連串的問號在牛頓的大腦裏盤旋起來。
蘋果為什麼會掉下來呢?
這麼廣闊無垠的空間,蘋果為什麼不飛向天空,卻偏要落到地麵上呢?
一切事物都有重量,都能從高處落到地麵,可這重量是哪裏來的呢?
牛頓思索著,久久地凝視著滾到腳前的蘋果。這蘋果像月球那樣在牛頓的腦海裏旋轉起來,一圈、二圈、五圈、十圈……越轉越快,他感到眼花繚亂——一會兒,牛頓的頭腦忽然開竅了,眼裏閃出興奮的光彩。
“蘋果落在地上,是因為地球的吸引力,這種吸引力也同樣到達月球。月球之所以能以一定距離圍繞地球轉動,是因為月球總是向地球方向下落的緣故。就像蘋果落下來一樣,同樣,月球也是向著地球下落。”
推想開來,各行星之所以圍繞太陽運轉,也是受到太陽引力作用的緣故。宇宙中一切物體間,都存在著一種相互吸引的力。
“萬有引力”的思想誕生了。
窮追不舍,尋根求源,是牛頓的性格,他沒有讓思想暫停一步。“地球吸引著月亮,太陽引著行星,可為什麼它們不像蘋果落向地麵那樣,落向地球,落向太陽呢?”
這時他想起兒時做過的遊戲:把一小桶牛奶係在繩子上,抓緊繩子的另一頭,用力拉起來,快速地旋轉,牛奶能一滴不灑,若速度慢了就會灑一脖子。這不就是因為一種向裏拉引的力和一種向外掙脫的力,相互對抗而又互相平衡的結果嗎?這種掙脫的力,是由物體橫向運動的速度而產生的。
牛頓設想:如果有一個巨人站在地球的一座最高的山頂上,沿水平方向扔石頭。如果石頭的橫向運動速度小,石頭就會沿一個拋物線軌跡而落向地麵;假如石頭的速度很大很大,石頭運行軌跡的彎曲程度和地球表麵彎曲的程度相同,那麼,石頭就永遠不會落在地麵上。這塊石頭就像月球那樣,永遠就繞著地球旋轉下來。
牛頓抓住“蘋果落地”這個自然現象不放,他思索、計算,終於成功地發現了萬有引力定律。