上回说到波义耳正在家里安心写书,忽然胡克跑进来大喊有好消息。原来是伦敦来信,要成立皇家学会,请波义耳去主持。波义耳一听也喜上眉梢,不久他便带上胡克等前往伦敦。这无形学院真的发展成一所有形的皇家学会了。近代科学浪潮滚滚,科学队伍人才辈出也实在需要一个组织将大家团结起来,这皇家学会集很多学术团体而成。另一方面,当时在各学科研究领域已出现很多重要人物和重要的科学成就,如伽利略在力学上的发现,开普勒对天空的立法,笛卡儿在数学上的发明……真是各路英雄风云际会,各个领域百花齐放,这时也实在需要一个更高的伟人出来,将这些新成果总结一番,归纳出一个解释自然世界的总法则。说也奇怪,就刚好在伽利略逝世的1642年,牛顿(公元1642-1727)来到人间。
真是天降大任于斯人,必先苦其心志,劳其筋骨。这牛顿末出娘腹,父亲便去世;不到两岁,母亲又改嫁。在舅舅和外祖母的抚养下,他从小体弱多病。1661年6月,他以“减费生”身份考入剑桥大学三一学院。他比一般同学都大四、五岁,但他从小有个好习惯,就是爱亲自动手做小机械之类的玩艺儿,手极巧。入学后遇着一个叫巴罗的好老师的悉心栽培,这迟熟的牛顿茅塞顿开,学业进步很大,经常提出一些自然和数学方面的问题,使巴罗又惊又喜。谁知好景不长,学习不到三年,便发生了席卷全国的大瘟疫,伦敦在1665年一个夏天便死了二万多人。学校只好放假,牛顿卷着铺盖又回到老家沃尔斯索普村。
这时的牛顿脑子里已装了许多天文、数学知识,和当时在村里割草锄地时自然不同。他大部分时间用在闭门读书上,或有时到田间、树下仰头作着谁也猜不透的冥想。好在离他家不远住着一位斯托里小姐,这是他青梅竹马的女友。他俩常在一块说话,倒也不算寂寞。
这天夜幕初降,晚餐过后,牛顿在自己的房间里刚捧起伽利略的《对话》,忽听窗外有风由远及近,簌簌飒飒,摇着那些树叶,奏起一阵秋声。不一会儿“扑通”一下,轻轻地像有甚么东西落在院里,接着又是一下。牛顿合上《对话》,披衣推门而出。院里月光如水,落叶满地,他在树下踱着步子,想着刚才那声音。忽然又是“扑通”一声,一个东西擦着他的肩膀,跌落在自己的脚边。他吃了一篇,忙蹲下一看,是一个熟透的苹果,再向地上摸了摸,早落下有五、六个了。牛顿心里一喜,将苹果拾到衣襟里,想:我现在我给斯托里送去,让她高兴高兴。自我回家以来,她常常给我送些果酱呀,草莓呀,我却没有回谢过人家。牛顿蹲下拾苹果时这样想着,可是当他兜着衣襟直起身时,抬头看见了那轮明月,不免又犯起寻思来:苹果熟了就会落到地上,那月亮为甚么不会落下来呢?再者,这苹果为甚么不会与月亮一样,飘上天却非要往地上落不可呢?为甚么月亮绕着地球转,也不会飞走?伽利略说,物体不管轻重落地时是一样快的,这月亮与苹果为甚么不一样?“月亮、苹果……”他这样一路念叨着,不觉已走到斯托里小姐家的门前。响声惊动了小姐,她掀起窗帘,一看那个瘦高的身影,慌忙一阵风似地跑出来:“啊!亲爱的,怎么你来了?”她知道每天晚上牛顿是关门读书的。牛顿笑了笑,捧出衣襟里的苹果。斯托里想不到他还会这样多情,忙将他请到屋里,心头高兴得怦怦直跳。她忙着又搬椅子又倒茶,而牛顿放下苹果,转身便走。斯托里忙追上去:“好不容易来我家一趟,也不多坐一会儿?”牛顿却答非所问:“亲爱的,外面月色正好,你说月亮为甚么不会掉下来?”“唉呀!你又中甚么邪了,每天尽和我说这些怪问题,我才不管呢!我只知道月亮下面我俩好散步。”斯托里格格地笑道。其实她是很喜欢听牛顿讲这些怪问题的,虽然她听不懂,但能和他在一起心里总觉得热乎乎的。这时她将那只温柔的小手伸在牛顿的大手里,牛顿不再说话,他们就这样默默地走着,一会儿又回到牛顿家那棵苹果树下。牛顿这才如梦初醒,说:“斯托里,我再送你回家吧。”“你今晚这样痴痴呆呆的,送走我,怕你也找不见家了。”斯托里笑了笑,忙抽出手来,转身疾走着回去了。
一连三天,牛顿没有出门。他把在巴罗老师身边学的知识全部调动出来,又翻出伽利略、开普勒的书来。他每天睡得很晚,又起得很早,起床后常常是刚穿上一只袖子,就拿起笔来伏案计算,直到外祖母来喊他吃午饭,才发觉衣服还未穿好。他和前人不一样,他们是靠观察,靠测数据,而他觉得关键是要找出这些已知材料之间的联系。他要靠思考,靠数学推导来攻这个苹果与月亮是不是一样的难题。他想那月亮绕地球飞行的速度v月应该是它的绕地轨道长除以绕地球周期(v(月)=2r/T),月亮的向心加速度a月=v(月)2/r=42r/T2=0.0027米/秒2(T=27.3天=2.3610^6秒,v=3.810^8米)。这是天上的规律。那么地球吸引苹果呢?它的加速度就是自由落体加速度g=9.8米/秒2。根据开普勒三定律可推出两行星间的吸力与它们间的距离平方成反比。天上地下的规律一个样,那么这个比例是成立的a(月)/g=R2/v2(R是地球半径,即苹果到地心距离;r是地月间距离)。g=9.8,r=60R,所以a(月)=9.8(1/60)2=0.0027米/秒2。妙极了,从不同的途径推出了一样的结果,这就证明天上地下,苹果月亮原来一个样啊。物体间都是一种同样的吸力,其所以大小不同只是由于它们的质量和相互间的距离不同。F=GMm/r2。这种力是不分天南海北,春夏秋冬,天上地下,到处都有的万有引力啊。