1642年圣诞节的早晨,英国东部林肯郡沃尔斯索普村教堂的大钟敲响了,“嗡嗡”的钟声召唤着村民们去作礼拜。凛冽的寒风把钟声带到了一幢挂满长春藤的二层小楼的楼上;钟声中,一个早产的男孩,急匆匆地“呱呱”坠地了。他的哭声是那么微弱,他的体重还不到3磅。
邻居一位好心肠的老大娘做了这孩子的接生婆,她看到这个用一只巴掌就能托起的婴儿,自言自语地说:“咳,不幸的孩子,让上帝保佑你吧!”
婴儿的母亲为纪念几个月以前死去的丈夫,给孩子起了个和他爸爸一样的名字——尹萨克·牛顿。她虔诚地祈祷着:“上帝保佑,让这没有爸爸的宝贝,顺顺利利地长大成人吧!”
在场的亲友都窃窃私语:“这孩子恐怕难活呀。”
可谁能料到,这个早产儿,后来竟成了鼎鼎大名的物理学大师。
牛顿出生两年后,妈妈为贫困所迫,又改嫁给了一个牧师,牛顿只好由外婆扶养。由于长年过着失去母爱和父爱的寂寞生活,牛顿养成了腼腆、孤僻的性格。
幼年的牛顿并不聪明,在学校里,他学习成绩很差,因此常受到歧视和欺侮。但他有一双巧手,会制作各式各样的玩具。他把外婆给的零花钱都积攒起来,买了锯子、钉锤、凿子等工具。
一天,牛顿从学校回来,看见村东头的磨坊里正在安装水车。他蹲在旁边看得入了迷,连回家吃饭都忘掉了,以后每天放学,他都跑去看一阵子。水车装好了,牛顿帮外婆背着一口袋麦子去磨面,只见水车带动石磨不停地旋转,雪白的面粉便从石磨周围撒下来。磨坊大叔上下忙活着。
牛顿走到磨坊大叔跟前,说道:“叔叔,我能到下面看看你的水车吗?”
“孩子,随便看吧,可就是不能乱伸手!”磨坊大叔亲切地说。
牛顿在水车跟前仔细地看了一番。在回家的路上,他对外婆说:“外婆,回去我也要做一个水车。”
牛顿每天放学回家,扔下书包,就钻进屋子里,“叮叮当当”地敲打起来。过了些日子,一架小小的水车果然做成了。外婆看了很高兴,逗他说:“你的水车能磨面吗?”牛顿天真地笑了,外婆也笑了。
第二天上学,牛顿把他那小小的水车带到学校,摆弄给同学们看。放学后,又拿到小河边去试,水车的轮子转得很灵,牛顿非常得意,同学们也夸奖他做得好。正在这时候,同班的卡特大声说:“牛顿,水车为什么会转,你能讲出道理来吗?”卡特是个学习成绩好而又十分骄傲的孩子。
“道理?”牛顿从没想过,再加上平时学习差,水车转动的道理,他一时着实说不清楚。卡特看牛顿支支吾吾答不上来,嘲笑着说:“光会做,讲不出个道理来,顶多是个笨木匠。”说罢,一脚把水车踢出好远。一向懦弱不爱说话的牛顿,看着自己费尽心思制作的水车被踢坏了,再也忍不住,他握紧小拳头,用全部力气朝卡特打去,一拳就把卡特揍趴下了。
牛顿是平生第一次打架。打架虽然野蛮,但从此却改变了同学们对他的态度,以后再没有谁敢欺侮他了。这件事也使他产生了自信心。他想:“只要自己肯做,就没有做不成的。要是努力学习,也决不会落在别人后面。对,我要给他们学出个样儿看看。”
从此,牛顿发愤学习,一跃而成为班里数一数二的优秀生。
12岁时,牛顿来到格兰瑟姆镇上金格斯中学,寄宿在一个叫克拉克的开药店的人家里。在中学,他学习挺认真,但在课余时间,仍喜欢捣鼓一些小玩意儿。
有一天,牛顿看见房东家挂着一幅油画,上面画着风车,于是,就产生了做一架风车的念头。可是他想起了小学时做水车受到耻笑的情景,卡特挖苦他的话至今还刺痛着他的心。
“这次先把道理弄清,再着手做吧!”他喃喃自语地说。他先做了许多大小、形状不一的风筝,用来研究风力和风向等问题。牛顿掌握了风力和风向的规律后,才动手制作风车。经过一番努力,不久,一架精巧的风车就在克拉克大叔的屋顶上“呼呼”地旋转起来了。镇上人看到了都夸奖说:“嗬!牛顿真是个了不起的孩子。”
其实,少年时代的牛顿,跟普通的孩子一样,一点也显示不出天才的样子。如果说他和别的同学有什么不同,那就是他热衷于研究任何事物,一旦他对某一事物产生疑问和兴趣,就寻根求源,穷追不舍,直到把这一事物的前因后果搞得一清二楚才罢手。这种性格,在他后来的科学研究活动中,也充分体现出来,这是他取得巨大成就的原因之一。
1666年初秋,还是在那幢挂满长春藤、长年失修的小楼上,24岁的牛顿,正在翻阅着一本本有关天体运行的著作。牛顿现在已是位于伦敦的、著名的剑桥大学三一学院的研究生了。因为鼠疫正在全国流行,学校被迫放假,他才回到了故乡。
牛顿已经成年。少年时期,他身体清瘦、孱弱。现在不同了。他,中等身材,浓发披肩,额面宽阔,仪表虽不出众,但是那双灵活、深邃的眼睛却透出了几分“内秀”。
近几天,牛顿整天趴在二楼那间安静的小屋里,心事重重。占据他心灵的是关于天体运行的问题。所有发表过的有关天体运行的论文,他都仔细读过了,竟没有一篇能使他满意。
波兰天文学家哥白尼在100多年前曾说:“引力是按照神的意志给予物质各部分的自然属性。因此,物质的各部分都具有聚合成球状的倾向。这种倾向,无论是太阳、月球、地球,同样具备着……”
德国天文学家开普勒也说过:“月球被地球牵引着;相反,月球也吸引着地球上的海水。从太阳那里,有一只肉眼看不见的巨手,伸向行星,拉着这些行星跟太阳一起旋转……”
可是,这些说法,都还没有经过证明,还不能算是科学的论断。
“假如太阳对于行星,地球对于月球,各自给以引力的话,那么,究竟应该怎样来研究这种力呢?”
牛顿反复思考着的,正是这个问题。
在屋里待得太久了,他走下楼来,推开后门,来到一片果实累累的苹果园里。
秋高气爽,金色的阳光透过繁茂的枝叶,斑斑驳驳地洒在树下。成熟了的苹果,被阳光镀上一层金黄的颜色,好看极了。眼前的田园美景,并不能排卸掉盘旋在牛顿脑里的科学问题。他坐在树下的石凳上,又沉浸在苦苦的思索之中。
太阳偏西了。牛顿仰视天空,那双似乎能看穿九霄云层的眼睛,好像看到了什么,又好像什么也没有看到。一会儿,他又收回目光,无意识地看了看被熔金的夕阳映得通红的苹果。这时,恰巧一个苹果悄然离开树枝,“吧嗒”一声落到地上。
“苹果掉下来了。”牛顿自语着。立刻一连串的问号在牛顿的大脑里盘旋起来。
苹果为什么会掉下来呢?
这么广阔无垠的空间,苹果为什么不飞向天空,却偏要落到地面上呢?
一切事物都有重量,都能从高处落到地面,可这重量是哪里来的呢?
牛顿思索着,久久地凝视着滚到脚前的苹果。这苹果像月球那样在牛顿的脑海里旋转起来,一圈、二圈、五圈、十圈……越转越快,他感到眼花缭乱——一会儿,牛顿的头脑忽然开窍了,眼里闪出兴奋的光彩。
“苹果落在地上,是因为地球的吸引力,这种吸引力也同样到达月球。月球之所以能以一定距离围绕地球转动,是因为月球总是向地球方向下落的缘故。就像苹果落下来一样,同样,月球也是向着地球下落。”
推想开来,各行星之所以围绕太阳运转,也是受到太阳引力作用的缘故。宇宙中一切物体间,都存在着一种相互吸引的力。
“万有引力”的思想诞生了。
穷追不舍,寻根求源,是牛顿的性格,他没有让思想暂停一步。“地球吸引着月亮,太阳引着行星,可为什么它们不像苹果落向地面那样,落向地球,落向太阳呢?”
这时他想起儿时做过的游戏:把一小桶牛奶系在绳子上,抓紧绳子的另一头,用力拉起来,快速地旋转,牛奶能一滴不洒,若速度慢了就会洒一脖子。这不就是因为一种向里拉引的力和一种向外挣脱的力,相互对抗而又互相平衡的结果吗?这种挣脱的力,是由物体横向运动的速度而产生的。
牛顿设想:如果有一个巨人站在地球的一座最高的山顶上,沿水平方向扔石头。如果石头的横向运动速度小,石头就会沿一个抛物线轨迹而落向地面;假如石头的速度很大很大,石头运行轨迹的弯曲程度和地球表面弯曲的程度相同,那么,石头就永远不会落在地面上。这块石头就像月球那样,永远就绕着地球旋转下来。
牛顿抓住“苹果落地”这个自然现象不放,他思索、计算,终于成功地发现了万有引力定律。