:物体被加速或改变其速度,其改变率与所受外力成比例。(例如,如果力加倍,则加速度也将加倍。)物体的质量(或物质的量)越大,则加速度越小,(以同样的力作用于具有两倍质量的物体则只产生一半的加速度。)小汽车可提供一个熟知的例子,发动机的功率越大,则加速度越大,但是小汽车越重,则对同样的发动机加速度越小。
除了他的运动定律,牛顿还发现了描述引力的定律:任何两个物体都相互吸引,其引力大小与每个物体的质量成正比。这样,如果其中一个物体(例如a)的质量加倍,则两个物体之间的引力加倍。这是你能预料得到的,因为新的物体a可看成两个具有原先质量的物体,每一个用原先的力来吸引物体b,所以a和b之间的总力加倍。其中一个物体质量大到原先的2倍,另一物体大到3倍,则引力就大到6倍。现在人们可以看到,何以落体总以同样的速率下降:具有2倍重量的物体受到将其拉下的2倍的引力,但它的质量也大到两倍。按照牛顿第二定律,这两个效应刚好互相抵消,所以在所有情形下加速度是同样的。
牛顿引力定律还告诉我们,物体之间的距离越远,则引力越小。牛顿引力定律讲,一个恒星的引力只是一个类似恒星在距离小一半时的引力的1/4。这个定律极其精确地预言了地球、月亮和其他行星的轨道。如果这定律变为恒星的万有引力随距离减小得比这还快,则行星轨道不再是椭圆的,它们就会以螺旋线的形状盘旋到太阳上去。如果引力减小得更慢,则远处恒星的引力将会超过地球的引力。
亚里士多德和伽利略——牛顿观念的巨大差别在于,亚里士多德相信存在一个优越的静止状态,任何没有受到外力和冲击的物体都采取这种状态。特别是他以为地球是静止的。但是从牛顿定律引出,并不存在一个静止的唯一标准。人们可以讲,物体a静止而物体b以不变的速度相对于物体a运动,或物体b静止而物体a运动,这两种讲法是等价的。例如,我们暂时将地球的自转和它绕太阳的公转置