“牛顿苹果”的遐想

黄洪才

摘   要：“牛顿苹果”的传说在物理界可谓家喻户晓。不管其真實性如何，但如果苹果树不断长高，以至于非常非常高，脱离苹果树的苹果会怎样运动呢？对此问题的遐想，我们的视野从地面扩展至太空，我们的思想从牛顿力学跃升到相对论，是放开想象、放飞思想的典范。

关键词：牛顿苹果;遐想;牛顿力学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2019）5-0063-2

牛顿的好友斯图克莱在《牛顿的生平传记》中记载了“苹果落地”的故事：有一天，牛顿在花园里思考引力问题的时候，一个苹果从树上落下来。这时候，他就想，为什么苹果总是竖直落向地面呢？为什么苹果不向外侧或向上运动，而总是向着地球中心运动呢？无疑这是地球向下拉着它，有一个向下的拉力作用在苹果上，……这个力，应该就是地球对苹果的引力！[1]

一个很有意思的问题是，如果苹果树不断长高，以至于非常非常高，脱离苹果树的苹果会怎样运动呢？为讨论方便，我们假设地球是均匀的球体，苹果树长在地球赤道上，不考虑地球绕太阳的公转，也不考虑空气阻力对苹果运动的影响。

遐想1  牛顿发现苹果从树上脱落后竖直落向地面。设想苹果树足够高，例如100 km，脱落的苹果还会竖直落向地面吗？

通常的苹果树只有几米高，苹果从树上脱落后做自由落体运动，竖直落向地面。但是，由于地球在自转，苹果脱落时的速度大于地面的速度，当苹果树足够高时，苹果就不会竖直落向地面了。

苹果的偶然落地，勾起了牛顿对万有引力规律的思考;苹果树的不断生长，引起了我们对苹果运动的遐想。