第一章留下一个悬念：失重就是自由下落，空间站时刻都在往下掉——那它凭什么掉了二十多年还没落地？
答案牛顿自己就想出来了，还配了一幅插图，收在他晚年写成的《宇宙体系论》里——一门想象出来的大炮。
牛顿大炮
想象一座高到冲出大气层的山，山顶架一门大炮，水平方向开炮（这正是牛顿那幅插图里的构图）。炮弹飞出去，一边往前飞，一边往下掉——平抛运动，划一道弧线落地。
火药加倍，炮弹飞得更远，落地的弧线更长。再加倍，更远。牛顿问：一路加下去，会发生什么？
关键在一个平时注意不到的事实：地面是弯的。地球是球，你往前跑 8 公里，脚下的地面就往下「沉」了大约 5 米。而任何自由下落的物体，第一秒也正好掉大约 5 米（4.9 米，重力加速度 g = 9.8 米每二次方秒的一半——匀加速运动，距离是一半的加速度乘时间平方）。
于是牛顿看到了那个精巧的对口：如果炮弹飞得足够快——快到每秒约 8 公里——那么它每秒钟往前飞 8 公里，同时往下掉 5 米；可它飞过的那段地面，也正好往下沉了 5 米。炮弹和地面之间的距离，永远不变。它一直在掉，地面一直在「躲」，它永远砸不中。
大白话：绕地球飞行 = 朝地面坠落，但地球是圆的，地面弯下去的速度正好等于你掉下来的速度。所谓轨道，就是一场永远扑空的坠落。
这门炮只要打得够快，炮弹就会绕地球一整圈，从背后飞回山顶，然后继续第二圈、第三圈——只要山顶之上没有空气挡路。炮弹里如果坐着一个人，他和炮弹以完全相同的方式一起掉、一起飞，失重。这就是宇航员漂浮的完整答案：不是没引力，是整艘飞船带着他一起，在做一场永不落地的自由下落。
每秒 7.7 公里的精确账
空间站的高度（约 400 公里）上，维持圆形轨道需要的速度约每秒 7.7 公里——步枪子弹的十倍，绕地球一圈只要 90 分钟左右。宇航员每天看 16 次日出日落。
这个数不是乱给的。道理是这样的：圆周运动需要一个不断把物体「往里拽」的力，拽得越急，弯转得越急。在 400 公里高度，地球引力能提供的「拽力」是固定的（约地面的 89%），能拽住的正好就是每秒 7.7 公里的飞行物。飞得慢，拽多了，就往内掉；飞得快，拽不住，就往外飘。半径定了，速度就定了，一个萝卜一个坑——月亮的轨道半径是空间站的 60 倍，所以月亮只需要每秒 1 公里，一圈花 27 天多。
那为什么还要燃料？
常有人问：既然轨道是「永远掉不下来」的，为什么新闻里老说空间站要「变轨」「抬升高度」，为什么退役卫星会再入大气层烧毁？
因为牛顿大炮的前提——山顶冲出大气层——在现实中只满足了一半。400 公里高空不是真空，还有极其稀薄的大气，每立方米只有地面大气密度的万亿分之一量级。稀成这样，撞上每秒 7.7 公里飞来的空间站，经年累月也是实实在在的刹车。空间站的高度平均每天往下掉几十米到上百米不等（太阳活动强时大气膨胀，掉得更快），所以每隔一段时间要靠发动机「推一把」，把高度补回来。
这个细节其实是对本章道理最好的反证：轨道不是「到了就永远安全」的状态，而是持续下坠的动态平衡。刹车片（稀薄大气）蹭掉一点速度，「永远砸不中」的对口就松一档，掉下来的弧度就陡一点。速度补回来，对口重新咬上。宇宙里没有「飘着不动」这回事，只有「掉得刚好错过」。
月球、苹果，和同一种下落
牛顿大炮真正石破天惊的地方，不在太空，在于它宣布：月亮绕地球转，和苹果从树上掉下来，是同一种运动。月亮每秒钟都在朝地球「掉」——掉出的弧度把直线路径掰成圆——只是它和炮弹一样，永远掉不完。天上的循环和地上的坠落，用的是同一条定律、同一个 G。在那之前，人类默认天上有一套完美法则、地上有一套苟且法则；牛顿把两套合成了一套。
所以回到失重：宇航员和苹果和月亮，都在自由下落。区别只在一件事——苹果没有横向速度，掉两秒就撞地；月亮和宇航员有足够大的横向速度，掉到地老天荒也掉不完。
不过这套图景还欠一笔账：凭什么炮弹和炮弹里的人、以及舱里的每个零件、每滴水，都掉得「一模一样快」？如果人和船掉得不一样快，失重立刻穿帮。这个「万物下落一样快」的性质，是整座大厦最深处的那块基石——它有个名字叫等效原理的另一半，下一章来拆。