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每周五推送汪诘老师科普著作《星空的琴弦》同名脱口秀节目，今天我们来揭秘苹果树下的牛顿究竟在干什么。
戈弗雷·内勒作于1702年
在英国的林肯郡伍尔索普村的一个庄园中，有一位
23
岁的青年人坐在苹果树下思索着这个古老的问题，那一年是公元
1665
年，青年的名字叫做艾萨克·牛顿 （
Isaac Newton，1643年–1727年），这个名字日后将响彻整个世界。牛顿是这样分配他一生的时间的：三分之一用来研究《圣经》的年代学，三分之一用来研究炼金术，剩余的三分之一时间用来顺便研究一下物理、数学、天文等自然科学。牛顿还是一个怪人，他心胸不广，气量偏小，不爱说话，喜欢记仇。他有一个冤家叫胡克，也是当时英国大师级的科学家，并且掌管着英国皇家学会。牛顿有一句流传很广的名言：之所以我比别人看得远，是因为我站在巨人的肩膀上。后人往往引用牛顿的这句话来说明一个人应当谦虚如牛顿。但实际上牛顿讲这句话是为了讽刺长得矮小、驼背的胡克。
被称为牛顿苹果树后代的一颗苹果树
（
剑桥大学
的植物种植园）
事实上牛顿思考问题用了很久的时间。他是从思考抛物体的运动作为切入点的，他是这样做思维实验的：假设自己站在一座高塔顶上，朝前方扔一块石头出去，那么石头会以一
个
抛物线的轨迹掉落在地上。石头能扔得多远取决于石头出手时的初速度。牛顿在纸上画下这样一幅图：
为什么会是这样的一种运动轨迹呢？牛顿找到了原因，石块同时具备两种运动，一种运动是水平方向的有一定初速度的匀速直线运动，另一种运动则是垂直下落的加速运动，现在把这种运动合成在一起，就形成了一根抛物线的运动轨迹。
想到这个程度，并不算很厉害，伽利略也想到过这一层，但牛顿厉害的地方在于他的思考没有停下来，他继续想，如果水平初速度一直不断地增大下去，会发生什么呢？因为地球是圆的，当石块扔得“远”到一定程度，超过了地球的一半周长，那么石块岂不是趋向于绕着地球转一圈而回到原地吗？
牛顿在他的草稿纸上反复画着草图，列出计算公式，假设着各种初始数据，不停地演算着。最终，牛顿的计算结果表明：如果石块的水平初速度超过一个临界值，那么，这个石块将会一直绕着地球作匀速圆周运动，停不下来，也不会再掉回地球上了。牛顿赫然发现，地球的周围不是正好就存在着这样一个“石块”吗？那就是头顶上的那一轮明月。一时间，犹如醍醐灌顶一般，牛顿的眼前豁然开朗，一大堆困扰已久的问题全都迎刃而解了。人为什么不会“掉出”地球，很简单，地球的引力指向地心，每个人都被这个引力牢牢“抓在”地表上，双脚指向地心。对，就是这么个道理。
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岁的牛顿终于发现了这个宇宙中最最基本的规律：万有引力。
万有引力的正确性不断地被各种实验所证实。并且，由万有引力可以用纯数学的方式推导出许多人类已知的宇宙规律。例如，牛顿以万有引力公式为基础，推导出了行星的公转轨道是一个椭圆，引力中心（也就是太阳）位于椭圆的一个焦点上，并且开普勒三定律也可以用纯数学的方式推导出来。万有引力还能解释地球上岁差的成因和潮汐的成因
，
因为月球对地球的牵引力
，
导致地轴的摆动和海水的隆起。
地轴的摆动导致岁差
忽略了太阳影响
，
仅考虑月球对地球的引潮力
牛顿
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岁那年，完成了人类自然科学史上的开天辟地之作《自然哲学的数学原理》，简称为《原理》。在书中，除了万有引力定律，牛顿还提出了著名的牛顿力学三定律。有了这四个宇宙间的基本定律，一门崭新的学科被创立出来，称之为“天体力学”，它是一门研究宇宙中天体的过去与未来的学科。有了这门学科，我们头顶的星空突然变得不再那么的神秘了，几乎一切可观测的天文现象，都可以被天文学家用数学的方式准确无误地计算出来。
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