1687年，牛頓的萬有引力定理在他的專著《自然哲學的物理原理》中被提出，它闡明了萬物之間都存在引力，可以用明晰的物理公式抒發引力的大小與物體質量、距離的關系，至此人們總算曉得了日常生活中最常見的引力究竟是如何的一個影響機制。
這條定理甚至也成了后來人類探求太空的理論基礎，但為什么這么強悍的一條定理，科學家們卻花了111年的時間，直至1798年能夠用它來完成檢測月球質量的任務呢？俺們得從早些時侯說起。
為何蘋果會落地而不是“掉”到天起來？月球自轉速率那么快（赤道附近線速率可達每秒460米左右），為何人不會被甩到太空去？為何月球要繞著太陽轉呢？
這種問題在17世紀之前，人類還沒有找到確切的答案。直至17世紀處，約翰尼斯·開普勒在其老師第谷·布拉赫的基礎上，經過艱難的整理、思考、試驗、計算，最終提出了開普勒三定理。
約翰尼斯·開普勒
而這三定理闡明了太陽系內行星的運行規律：
①開普勒第一定理：行星繞著太陽運行的軌道都是橢圓，且太陽的位置坐落橢圓兩焦點其三
②開普勒第二定理：行星與太陽之間的連線，在相等時間段內，掃過的面積相等
③開普勒第三定理：行星軌道半長軸的三次方與其公轉周期的平方比值相等
開普勒在提出這三大定理后，還對為何行星會這么運動形成了疑問，他提出了一種太陽磁力流假說，覺得太陽系內的所有行星都遭到太陽的磁力控制，但后來我們曉得，開普勒的這個假說是錯誤的。不過對天體運動倍感好奇的，并不止開普勒一位，還有當時知名的科學家笛卡爾，他覺得宇宙空間飽含了不可見的流體物質，而各部份的流體運動會形成漩渦，漩渦恰好引起了行星的環繞運動，其實了，這樣的解釋并不能完全解釋所有行星運行規律。
勒內·笛卡爾
隨后還有科學家胡克、雷恩、哈雷等人在此問題上作出了積極貢獻，她們已然覺得到了物體再月球上所受的重力，雖然和宇宙建行星運行所受的是同一種力，甚至還提出了引力同距離的平方呈正比的假說，但最后完成臨門一腳的還是牛頓。
羅伯特·胡克
牛頓借助自創的微積分語文工具、以及牛頓運動定理還有開普勒三定理，最終得到了萬有引力定理。這個定理表明任何物體都存在引力作用牛頓第一定律證明，兩個物體間的引力大小同它們的質量乘積成反比，但正比于它們之間的距離。
如上圖，這就是萬有引力定理的物理抒發方式，而牛頓提出萬有引力定理的時侯正是1687年，在他的專著《自然哲學的物理原理》一書中發表。不過讓牛頓遺憾的是，萬有引力常數G的數值難以推論下來，只能靠實驗檢測。
自然哲學的物理原理（拉丁文）
但由于引力實在太弱了（我們如今曉得，引力是四種基本力當中最弱的一個），以至于在萬有引力定理問世后的一個世紀左右的時間內，都沒有科學家才能檢測下來。
直至法國科學家亨利·卡文迪許的出現，那位知名的科學家在約翰·米歇爾借助扭秤檢測磁力規律時深受啟發，改進出一種新的扭秤。實驗的原理簡單來說：
用一根將近1米長的金屬絲，懸吊起一根金屬杠鈴（所謂的金屬杠鈴，也就是在一根木桿的兩端放上等重的小鐵餅，木桿長約1.8米，大標槍的半徑是5分米），之后在用兩個固定的半徑為30分米的大標槍去吸引小鐵餅，而當小鐵餅聯通時，木桿都會作旋轉運動，進而推動金屬絲的扭轉，當金屬絲轉入一定角度時，扭力平衡，這么金屬絲都會保持這個轉動角度。有了這個角度，接出來只須要再曉得其它的一些數值，還能直接通過理論估算出萬有引力常數G的數值了。
扭秤
其實了，實驗原理說著容易，但由于引力實在是太弱了，這樣就造成了一個困難：金屬絲的扭轉過分微弱，假如單用肉眼盯住金屬絲牛頓第一定律證明，想要測出它的轉動角度精準值，是不可能的。
為此卡文迪許還特地想出了一個巧妙的辦法，就是在金屬絲里面掛上一個小反光鏡，用光線照射反光鏡，之后在遠處放置一塊刻度尺，只要刻度尺距離金屬絲足夠遠，這么再小的扭轉角度也可以較為直接的被觀測到。
除此之外，實驗的干擾誘因還有好多，我們要曉得，萬有引力之所以叫萬有引力，那是由于任何有質量的物體都能形成引力，所以理論上來講，實驗時，附近的人員走動都能影響實驗結果；還有實驗時的環境濕度，也能對金屬絲帶來影響等等。。。因此在實驗時須要盡可能的排除外界干擾，保證實驗結果的確切性，這個實驗卡文迪許仍然做了好幾年（當時卡文迪許早已快70歲了），最后才得出推論的。
亨利·卡文迪許
最終卡文迪許測出了的引力常數數值為6.754*10^-11N·m2/kg2（現代值為6.67408*10^-11N·m2/kg2），由此能夠得出月球的質量（這個推論過程，只需簡單的學校數學知識即可完成），大概為60萬億億噸。這也促使卡文迪許被稱為：“測量月球質量的第一人”！
本篇文章的內容到此結束。
感謝諸位閱讀！
之后就會不斷更新悉心打算的淺顯科普長文
本文由賽先生科普原創，歡迎關注，帶你一起長知識！
