图解：被称为牛顿苹果树后代的一颗苹果树，发现于剑桥大学的植物种植园。

牛顿的洞察力

在1666年，23岁的牛顿从剑桥大学回到英国乡村的家。几年后，他告诉一个传记作家，在一个慵懒的下午，他陷入沉思，“因为一个苹果的掉落”，他的思绪转向了重力。牛顿不是第一个注意到苹果从树上掉下来的人。当他从数学上证明苹果对地球的引力一定与月球在轨道上的引力相同时，他产生了伟大的见解。

牛顿引力定律的核心——现在被称作万有引力定律——宇宙中的所有物体在不断地吸引着其他物体。力的大小和质量成正比，换句话说，物体越大，引力越大。

图片：艾萨克·牛顿的印象牛顿在伍尔索普的果园里，一个苹果掉了下来，让他思考万有引力。

重力的大小也随着物体之间的距离减小。正如物理学家所说，力与它们之间距离的平方成反比。这就是说如果你使两个物体之间的距离加倍，它们施加给彼此的重力的大小只增大四分之一。

牛顿是这样描述引力的：万物吸引万物，无论它们在哪它们距离多远。但是一些引力的概念使他烦恼。力是如何在真空中起作用的?

图解：牛顿自己的《自然哲学的数学原理》副本，并带有为第2版所作的修正。

纽约《地心引力:揭开我们脚下的秘密》(2019年出版)一书的作者理查德·帕内克说，“那种‘在远处有吸引力’的想法对他来说毫无意义。” “在他生命的最后，牛顿说：或许有一天，我们将找到这个有这种影响的东西”。

爱因斯坦的革命

200多年后，引力作用于真空的谜团已经被阿尔伯特·爱因斯坦解决，他的广义相对论用一种新的方式描述了引力。牛顿认为引力是一种力，而爱因斯坦将它看作一个自我扭曲的空间，就像帕内克说的，“牛顿描绘引力是一种跨越空间的运动，但是爱因斯坦将它看作是物质和空间的相互作用。”

图片：1931年1月，阿尔伯特·爱因斯坦在洛杉矶郊外威尔逊山天文台的黑板前。天文学家们最近用威尔逊山的望远镜观测到宇宙正在膨胀。

空间的扭曲固然难以想象。一个有用的类比：就像一个保龄球掉落在橡胶板上，扭曲橡胶板的表面。现在想象一个大理石在纸上滚动。因为表面是扭曲的，大理石沿着弯曲的路线滚动。这个大理石的运动就像保龄球被施了一个力在上面。

爱因斯坦的引力概念意味着牛顿的是错的吗?不是的。只是爱因斯坦的理论更准确和全面。如果你正在计算一个扔出的棒球什么时候砸向地面，或者计算下一次月食发生的时间，牛顿引力定律是适用的。但是，在极端的情况下，例如，当涉及到一个巨大的物体，你需要爱因斯坦的更准确的方程。只有通过爱因斯坦的广义相对论，我们才能理解像黑洞这样的外星物体和像引力波这样的现象的运作方式。