牛顿眼中的引力

牛顿的主要作品，《自然哲学的数学原理》（拉丁语原名Philosophiae Naturalis Principia Mathematica，简称《原理》）发表于1687年。它被认为是现代物理学的基础：牛顿在其中描绘了时间和空间的概念，在随后的两个多世纪里，它们被所有物理学家沿用。书中还有非常重要的一项创新是引进了万有引力，如此称呼是因为它以同样的方式作用于宇宙中所有地点、时间和物体。具体而言，它是说地球上的物体的重力，以及月球、行星、彗星或天空中星辰的运动，都是由这同一个引力造成的：这对于十七世纪的思想来说是一场巨大的革命。

牛顿的万有引力基本原理表明：“两个物体之间的相互吸引力，其大小与两物体的质量成正比，与它们距离的平方成反比。”我们可以说牛顿眼中的引力的确“强行”使物体在空间里改变了它们的运动，给了它们一个加速度；没有引力的话，它们完全不会有这个加速度。

在实践中，牛顿的理论运行“非常好”。它既解释了地球上物体的坠落，又解释了行星和卫星的运动，以及为何它们的轨道是椭圆的——就如开普勒发现的那样。“开普勒定律”描述了这些椭圆的特性，而牛顿的理论又对“开普勒定律”做出了解释。牛顿的理论同样也预言了彗星周期性的回归和新行星的存在——如海王星，于1846年被法国天文学家奥本·勒维耶发现，其引力影响了天王星的运行。我们没有任何理所当然的理由去怀疑一个如此可信的理论，所有地球和宇宙中的物体似乎都遵循着它！

但是爱因斯坦和许多前人一样，用概念的和哲学的眼光去检验这一理论。事情于是出现了另一种转折，万有引力理论尽管高度有效却出现了许多严重的问题，这引起了人们对其确切性的怀疑。这一“深层次”的检验推动着爱因斯坦投身到一场持续十几年的知识追寻中。