“牛頓蘋果”的遐想

黃洪才

摘 ? 要：“牛頓蘋果”的傳說在物理界可謂家喻戶曉。不管其真實性如何，但如果蘋果樹不斷長高，以至于非常非常高，脫離蘋果樹的蘋果會怎樣運動呢？對此問題的遐想，我們的視野從地面擴展至太空，我們的思想從牛頓力學躍升到相對論，是放開想象、放飛思想的典范。

關鍵詞：牛頓蘋果;遐想;牛頓力學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2019）5-0063-2

牛頓的好友斯圖克萊在《牛頓的生平傳記》中記載了“蘋果落地”的故事：有一天，牛頓在花園里思考引力問題的時候，一個蘋果從樹上落下來。這時候，他就想，為什么蘋果總是豎直落向地面呢？為什么蘋果不向外側或向上運動，而總是向著地球中心運動呢？無疑這是地球向下拉著它，有一個向下的拉力作用在蘋果上，……這個力，應該就是地球對蘋果的引力！[1]

一個很有意思的問題是，如果蘋果樹不斷長高，以至于非常非常高，脫離蘋果樹的蘋果會怎樣運動呢？為討論方便，我們假設地球是均勻的球體，蘋果樹長在地球赤道上，不考慮地球繞太陽的公轉，也不考慮空氣阻力對蘋果運動的影響。

遐想1 ?牛頓發現蘋果從樹上脫落后豎直落向地面。設想蘋果樹足夠高，例如100 km，脫落的蘋果還會豎直落向地面嗎？

通常的蘋果樹只有幾米高，蘋果從樹上脫落后做自由落體運動，豎直落向地面。但是，由于地球在自轉，蘋果脫落時的速度大于地面的速度，當蘋果樹足夠高時，蘋果就不會豎直落向地面了。

蘋果的偶然落地，勾起了牛頓對萬有引力規律的思考;蘋果樹的不斷生長，引起了我們對蘋果運動的遐想。對“牛頓蘋果”的遐想，我們的視野從地面擴展至太空，我們的思想從牛頓力學躍升到相對論，這不能不說是放開想象、放飛思想的典范。當然，這樣的蘋果樹現實中是不存在的，但它卻為我們發射人造衛星提供了一種新奇的思路，美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室正在研究的“太空電梯”從某種意義上說正是我們假想的“蘋果樹”[2]。

參考文獻：

[1]關于牛頓故事的真實性.https：//zhidao.baidu.com/question/578423532.html，2013.8.

[2]人民教育出版社課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中課程標準實驗教科書物理（必修2）[M].北京：人民教育出版社，2010.（欄目編輯 ? ?羅琬華）