我們凡人每聽(tīng)聞如牛頓、愛(ài)因斯坦諸人的名字，總難免產(chǎn)生如聞神之名般的敬畏之感，所謂高山仰止。那么，牛頓是如何取得這些偉大成就的呢？
面對(duì)這個(gè)問(wèn)題，世人首先想到的答案，總是勤奮、刻苦、聰明什么的，或者如愛(ài)迪生那句“天才是百分之一的靈感，百分之九十九的汗水”什么的。我個(gè)人認(rèn)為，這些都沒(méi)有說(shuō)到點(diǎn)子上。真正說(shuō)到了點(diǎn)子上的還是牛頓那句名言：
我不知道在別人看來(lái)，我是什么樣的人；但在我自己看來(lái)，我不過(guò)就像是一個(gè)在海濱玩耍的小孩，為不時(shí)發(fā)現(xiàn)比尋常更為光滑的一塊卵石或比尋常更為美麗的一片貝殼而沾沾自喜，而對(duì)于展現(xiàn)在我面前的浩瀚的真理的海洋，卻全然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。
如果說(shuō)我比別人看得更遠(yuǎn)些，那是因?yàn)槲艺驹诹司奕说募缟稀?/b>
?牛頓使用的玩耍的小孩這個(gè)比喻揭示了科學(xué)研究中好奇心和游戲態(tài)度的重要性。2016年年初，科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)引力波后，引力波論文作者之一、激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）科學(xué)合作組織核心成員、加州理工學(xué)院的陳雁北教授接受記者專訪，被問(wèn)及對(duì)那些看上去前景渺茫的研究（引力波的發(fā)現(xiàn)就是，它極微弱，極難被探測(cè)到。科學(xué)家耗費(fèi)大量人力、物力、時(shí)間，最終可能一無(wú)所獲），科學(xué)家是靠什么支撐下去的。他回答：“是興趣，以玩游戲的心態(tài)。比如實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家喜歡搞激光，如同小孩玩樂(lè)高積木；理論物理學(xué)家喜歡找點(diǎn)兒?jiǎn)栴}想，弄點(diǎn)兒題做?！?/p>
這就回答了一個(gè)最核心的問(wèn)題：興趣。興趣會(huì)催人投入，使人刻苦求索，會(huì)激發(fā)靈感，催生聰明才智。因此，那些首先強(qiáng)調(diào)刻苦和聰明的人，是無(wú)的放矢，是本末倒置。這一點(diǎn)在教育中啟示最深刻。許多家長(zhǎng)和老師報(bào)怨孩子不刻苦、不聰明，卻沒(méi)有想到首先需要解決的問(wèn)題是因人施教，要設(shè)置出能夠激發(fā)出孩子學(xué)習(xí)興趣的功課來(lái)。此問(wèn)題大矣哉，在此不便深論。
“站在巨人的肩上”則揭示了另一個(gè)成功的奧秘?，F(xiàn)在回過(guò)頭來(lái)看，牛頓生活的時(shí)代，人類正處在有史以來(lái)最偉大發(fā)現(xiàn)的門檻上。在他之前，伽利略（1564-1642）已基本解決了“地上的運(yùn)動(dòng)”問(wèn)題——他研究鐘擺的擺動(dòng)、斜面上物體的運(yùn)動(dòng)，解決了運(yùn)動(dòng)的第一定律和第二定律。開(kāi)普勒（1571-1630）通過(guò)研究他的老師第谷留下的天文觀測(cè)資料，對(duì)“天上的運(yùn)動(dòng)”有了重大了解，得出了三大結(jié)論：
1.軌道定律：行星的軌道是橢圓的。
2.面積定律：在相等的時(shí)間內(nèi)，行星（跟太陽(yáng)之間若拉一條直線的話，這條直線）所掃過(guò)的面積相等。
3.周期定律：行星公轉(zhuǎn)周期的平方與它同太陽(yáng)距離的立方成正比。
這三大定律使開(kāi)普勒贏得了“天空立法者”的美名，猶如古希臘的神性英雄獲得的光榮稱號(hào)。
而牛頓所做的，就是把地上的運(yùn)動(dòng)和天上的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)。牛頓說(shuō)，他在1666年“開(kāi)始想到把重力推廣到月球軌道上……因而把維持月球在它的軌道上所需要的力和地球表面的重力作了比較。”但是，當(dāng)時(shí)他的想法并不成熟，沒(méi)有形成完整的理論。因此，有人嚴(yán)格地指出，說(shuō)1666年牛頓作出關(guān)于萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的。
1679年，羅伯特·胡克（因博學(xué)而號(hào)稱倫敦的萊奧那多·達(dá)芬奇，提出了描述材料彈性的基本定律——胡克定律，設(shè)計(jì)制造的真空泵后來(lái)在物理學(xué)研究中作用巨大，制造了顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡，命名了“細(xì)胞”一詞）寫(xiě)信給牛頓，認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)是中心引力拉住的結(jié)果，并且認(rèn)為引力與距離的平方應(yīng)成反比。按照這個(gè)想法，地球表面拋體的軌道應(yīng)該是橢圓。
這證明，胡克是另一個(gè)獨(dú)立對(duì)萬(wàn)有引力進(jìn)行研究，并作出重大成果的人。
當(dāng)時(shí)，兩人的認(rèn)識(shí)肯定不謀而合，但是牛頓并沒(méi)有給胡克回信。
1683年的一天，哈雷（英國(guó)天文學(xué)家、地理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、氣象學(xué)家和物理學(xué)家，曾任牛津大學(xué)幾何學(xué)教授，第二任格林尼治天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。哈雷彗星即以他的名字命名）、克里斯托弗·雷恩爵士（英國(guó)皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、天文學(xué)家、著名建筑師）、羅伯特·胡克三人相聚。哈雷說(shuō)，他正在思考一個(gè)問(wèn)題，如果引力定律是平方反比定律的話，行星的軌道是什么形狀的。雷恩慷慨地說(shuō)，要是他們中間誰(shuí)能找到答案，他愿意發(fā)給他價(jià)值40先令的獎(jiǎng)品。
胡克立即聲稱，他已經(jīng)解決了這個(gè)問(wèn)題，但他現(xiàn)在不愿意說(shuō)出來(lái)，他要“把答案保密一段時(shí)間，別人因此會(huì)知道怎么珍視它”。
由上文胡克給牛頓寫(xiě)的信的內(nèi)容可知，胡克沒(méi)有故弄玄虛，他已經(jīng)從引力的平方反比定律推導(dǎo)出行星有橢圓軌道的結(jié)論。
哈雷在自己找不到答案后，便于1684年8月前往劍橋大學(xué)，拜訪牛頓，請(qǐng)求幫助。哈雷問(wèn)牛頓，要是太陽(yáng)的引力與行星和太陽(yáng)之間距離的平方成反比，他認(rèn)為行星運(yùn)行的曲線會(huì)是什么樣的？
牛頓回答說(shuō)，會(huì)是一個(gè)橢圓。
哈雷無(wú)比高興，便要看他的計(jì)算過(guò)程。據(jù)說(shuō)，牛頓當(dāng)時(shí)到處找他的演算紙，卻不知扔到何處了。出現(xiàn)這樣的事，一種說(shuō)法是，牛頓喜歡解決問(wèn)題，但不重視公開(kāi)發(fā)布，解決問(wèn)題的興趣吸引著他去研究，一旦問(wèn)題解決便棄之不顧了。（在科學(xué)界，像這樣的“奇葩”“怪胎”可不止牛頓一個(gè)）。
不管這個(gè)理由是否成立，有一點(diǎn)很可能是事實(shí)：當(dāng)時(shí)牛頓還沒(méi)有找到那把解決一切的鑰匙——萬(wàn)有引力公式。
綜上所述，當(dāng)時(shí)，行星是如何環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的，開(kāi)普勒已經(jīng)作出了完整、準(zhǔn)確的解釋。胡克也得到了答案。哈雷也知道平方反比定律?？梢?jiàn)，與行星軌道有關(guān)的問(wèn)題在當(dāng)時(shí)是科學(xué)研究的前沿問(wèn)題、熱門問(wèn)題。但是他們和牛頓一樣，都未能解決一個(gè)根本性的問(wèn)題：找到行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的數(shù)學(xué)表達(dá)式。只要這個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式還沒(méi)有找到，就仍然是知其然，不知其所以然。這是一場(chǎng)競(jìng)賽，誰(shuí)先解決，誰(shuí)便得享大名。今日亦是如此。在一些重大問(wèn)題的研究中，經(jīng)常發(fā)生多人同時(shí)取得重要成果（有時(shí)僅是作出局部貢獻(xiàn)）的情況，能夠率先統(tǒng)轄一切的人，才是最后的成功者。
于是在哈雷的央求下，牛頓答應(yīng)重新研究。
這次，他集中解決的一個(gè)問(wèn)題是，如果計(jì)算地球和月球之間的引力，需要涉及二者之間的距離，但它們都很大，該從哪兒算起。
最后，他得出的結(jié)論是從地球和月球的中心算起。于是，他完成了《自然科學(xué)的數(shù)學(xué)原理》這部巨著，其中包含著他的萬(wàn)有引力定律公式：
在這個(gè)公式中，F(xiàn)是萬(wàn)有引力，G是萬(wàn)有引力常數(shù)，M1是其中一個(gè)物體的質(zhì)量，m2是另一個(gè)物體的質(zhì)量，r是兩個(gè)物體之間的距離。
如果兩個(gè)物體是地球和月球，r就要從二者的球心算起。
這就是統(tǒng)一天上、地上的偉大的萬(wàn)有引力定律，又稱平方反比定律。
綜上可見(jiàn)，偉大的物理定律的發(fā)現(xiàn)的確需要天才，但又是水到渠成的事。如果不是牛頓發(fā)現(xiàn)，一定會(huì)有其他人發(fā)現(xiàn)。
