星空的琴弦 · 第十节
《星空的琴弦》第十节
牛顿并非被苹果砸中顿悟,而是从抛物体运动入手思考:平抛石块的轨迹由水平匀速运动与垂直加速运动合成。
牛顿并非被苹果砸中顿悟,而是从抛物体运动入手思考:平抛石块的轨迹由水平匀速运动与垂直加速运动合成。他进一步设想水平初速度不断增大,当超过临界值时石块将绕地球作匀速圆周运动而不落回,这要求地球对它施加一个指向地心的稳定引力,且引力大小与距离平方成反比。某夜他意识到月亮正是这样一块被地球引力牵引的"石块",由此解释了月球不坠落、人被吸附在地表等现象,并推广到太阳与行星、木星与卫星之间,最终在24岁提出万有引力定律:任意两物体间都存在引力,与两者质量成正比、与距离平方成反比,引力常数由卡文迪许于1798年测得。该定律可推导出开普勒三定律、椭圆轨道、岁差与潮汐等。45岁时牛顿出版《自然哲学的数学原理》,提出力学三定律,与万有引力共同奠定天体力学,后经拉格朗日、拉普拉斯、高斯等人发展,拉普拉斯著有五卷十六册的《天体力学》。
随后话题转向太阳系之外的恒星。恒星的"恒"指相对位置恒定,其周日运动与周年运动实为地球自转与公转造成的视运动。1572年天空出现新星,中国视之为天降灾警告,万历皇帝修省两年;欧洲的第谷则详尽观测并发表《论新星》,后世称第谷超新星,由此动摇了恒星数量恒定的旧观念。此后百余年无人测出恒星位移,直到哈雷——他出资为牛顿出版《原理》,并用万有引力定律算出24颗彗星中有三颗是同一颗76年回归一次的彗星,预言其1758年回归,死后第16年该彗星被命名为哈雷彗星——首次发现恒星相对位置的变化。