为什么人造卫星不掉下来呢？它始终朝着地球降落，却又不停转圈：为什么人造卫星不掉下来呢

原标题：为什么人造卫星不掉下来呢？它始终朝着地球降落，却又不停转圈
学生们不止一次问我，为什么人造卫星不掉下来呢？我的回答一定让你大吃一惊，我说，它们的确在往下落呀——但是它们永远也不会摔在地上！17世纪，艾萨克·牛顿成为第一个以这种角度看问题的人。当然，他那会儿可没有人造卫星，他思考的时候只能看着地球的自然卫星——月亮。他不断地思索为何月亮会绕着地球运行，以下便是他的解答。想象一座大炮沿水平方向发射一枚炮弹。由于地心引力的作用，炮弹轨迹会向地表弯曲。大概飞过水平距离100米后，炮弹就会撞击地面。再想象一座威力更大的大炮，发射的炮弹速度更快。
那么这枚炮弹能飞得更远，也许要1000米后才会撞击地面。然后，再想象一个巨型炮台，它是大炮之王，能发射出速度为28080千米/时的炮弹。这时，有趣的事情就发生了。众所周知，地球是个球体，而此时炸弹轨迹向地面弯曲的速率与地面偏离炮弹的速率相同，这样一来，炮弹就会沿着一个圆形轨道，一直下落却永远不会撞击地面。牛顿认为这种想法也能解释月亮的运动方式——它始终朝着地球降落，却又亘古不变地围绕地球转圈。

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如今，国际空间站也拿出证据证明牛顿的理论。很多人以为宇航员失重是因为他们摆脱了重力的束缚，其实不然，要知道国际空间站运行轨道高度所受的重力为地表的90% 。所以，宇航员失重是因为他们正在下落，众所周知，自由落体的人是感受不到重力的。如果哪天你倒霉透顶，搭乘的电梯钢缆在半空中断掉，你就知道我没骗你。牛顿意识到月亮正在下落的那一刻，他有了个大胆的想法。那个时期，人们普遍认为地球有地球的物理法则，宇宙有宇宙的物理法则，法则之间各自为政、互不干扰。但牛顿却站出来宣布，地球和宇宙的运行法则是一模一样的。他还特别指出，让树上的苹果掉下来的重力和让月亮下降的引力是同一种力。
牛顿通过对比这两个力推演出万有引力定律。他还推算出万有引力是遵循平方反比定律的。换句话说，如果两个物体之间的距离扩大到2倍，那么两者之间的引力会减弱到之前的四分之一；以此类推。在1665年到1666年之间（被称为牛顿的“奇迹之年”），牛顿推演出万有引力定律。当时由于剑桥大学附近瘟疫横行，牛顿为了家人的安全离开学校回到老家林肯郡伍尔斯索普。在家的这段时间里，牛顿不仅顿悟了引力的秘密，知道了太阳光是由彩虹七色组成的，还发明了微积分这种数学运算体系。

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这是牛顿在书中用炮弹解释时用的插图。《原理》：一个沿水平发射而出的物体被重力向地面牵引。但是，如果该物体速度足够大，大到物体向地面掉落的速率和地表偏离物体的速率相同时，物体就永远不会撞击地面。让人匪夷所思的是，牛顿在此后近20年里都没有告诉过任何人这些引力法则。最后还是因为埃德蒙多·哈雷的一次拜访，牛顿才决定将这个秘密公之于众。你可能不知道埃德蒙多是谁，但你总该知道哈雷彗星吧，那就是以他的名字命名的。
在拜访中，哈雷想请牛顿帮忙来解决一场伦敦朋友之间的争端——雷恩和胡克在物体受平方反比定律力时所通过怎样的路径问题上互不相让。 [4]1684年8月，哈雷去剑桥找到牛顿的房间，问这位科学伟人：“为什么物体能以椭圆形轨道运行呢？”牛顿立马回答道：“我已经算出来了。 ”不过，当时牛顿费了好大劲也没能在那堆积如山的书稿里，找到他曾经写下的推理过程。但是人家哈雷专门从伦敦赶来请教，牛顿也只得承诺会重新推算一次再把结果寄给他。
【为什么人造卫星不掉下来呢？它始终朝着地球降落，却又不停转圈】牛顿是个守信的人，哈雷在几个月后收到计算稿的时候都惊呆了。那足足有九页稿纸呢，封面还写着《论在轨道上物体的运动》。哈雷看过之后十分兴奋，立马请求牛顿发表出来，然而牛顿拒绝了。他其实想把自己所有关于引力和物体运动的理论都整合在一本书里。于是，他便开始了长达18个月的辛勤写作，最终出版了科学史上最伟大的著作《自然哲学的数学原理》。这世上也只有查尔斯·达尔文的《物种起源》能与之媲美了。