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来源：百度文库 2010-08-31 13:35:31
第五章乘着炮弹旅行 5.1牛顿山
在结束关于运动和引力定律的讲话以前，让我们来研究一下在月球上的幻想旅行，这在儒勒·凡尔纳所写的两部小说《炮弹奔月记》和《月球旅行记》里有非常有趣的描写。读过他的小说的人一定记得，随着北美战争结束，巴尔的摩尔大炮俱乐部里几个会员闲着没事干，决定铸造一门巨炮，使炮里可以装进一颗极大的、里面坐得下旅客的空心炮弹，用大炮把这个炮弹车厢射到月球去。
这个想法是不是荒诞无稽的呢？首先：能不能给物体这样一种速度，使它离开地球表面不再回来呢？
牛顿山
现在先引发现万有引力定律的牛顿的几句话。他在自己所著的《自然哲学的数学原理》里说道（为了容易懂，这里只意译了他的原文）：
掷出去的石块在重力作用下，会离开直线方向而走一条曲线落到地上。石块掷出去的速度大一些，它就飞得远一些；因此它也可能依一条长到十英里、一百英里、一千英里的弧线，甚至会飞出地球界限而不再回来。设 AFB是地球的表面，C是地球的中心，UD，UE，UF表示从很高的山顶上向水平方向掷出的物体在速度一次比一次大的情况下所走的几条曲线。我们在这里不考虑大气的阻力，也就是假定大气是完全不存在的。在初速不大的情况下，物体走的是曲线UD；速度大一些，就走UE，更大一些，就走UF，UG。在速度达到某种程度的时候，物体就要环绕整个地球转一周，又回到投掷它的地方。因为在物体回到出发点的时候速度并不比当初掷出它的时候小，所以这物体又会沿着这条相同的曲线继续向前运动。
假如在这座想象的高山顶上有一门炮，那末从炮里射出的炮弹，只要速度高到一定的程度，就会不再回到地球上来，而要不停地绕着地球转。利用十分简单的算法①不难算出，在炮弹的速度达到大约每秒钟8公里的时候，就会出现这种情形。换句话说，从炮里射出的炮弹，如果速度高到每秒钟8公里，它就会永远离开地面，成了地球的一颗卫星。这颗卫星运动的速度是赤道上任何一点的速度的17倍，在1小时24分里环绕地球一周。假如使这颗炮弹有更大的速度，那它绕着地球转的路线就不再是一个圆，而是一个多少拉长了的椭圆，椭圆的一端可以离开地球很远。炮弹的初速度如果比这还大，那它就要永远离开地球而飞向宇宙空间去。这只要使炮弹的初速度达到大约每秒钟11公里就可以了（所有这些讨论都是假定炮弹是在真空里，而不是在空气里运动的）。
现在让我们看看，用儒勒·凡尔纳所建议的方法，能不能实现这种想法。现代的大炮不能使炮弹在第一秒钟的速度超过每秒2公里。这只等于飞上月球所需要的速度的1／5。但是小说里的那些主人公却认为如果他们能够造成一门极大的炮，再装上大量的火药，就可以得到很高的速度，把炮弹射到月球去。
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