科学史上的“神话”
科学史上的“神话”
科学史上的“神话”
从17世纪到18世纪末，是⼈类的启蒙时代，我们中学学的很多知识，都是⼈们在那个时代第⼀次认识到的。同时我们也听到了很多科学上的“神话”故事，例如：阿基⽶德的浴缸，哥⽩尼的⽇⼼说，⽜顿的苹果，⽡特的茶壶，爱因斯坦的⼩板凳……科学史上流传着太多我们⽿熟能详的故事。它们带着强烈的传奇⾊彩，在孩提时代曾那样打动我们的⼼灵，唤起我们对于天才们的深深崇敬和对于科学的⽆限向往。
然⽽时⾄今⽇，我们再度回头审视这些传说，却会发现许多时候，它们的象征意义过分浓厚，从⽽不可避免地掩盖住了历史的本来⾯⽬，掺⼊了太多情感的成分。令⼈吃惊的是，⼤家从⼩所熟悉的那些科学家的故事，若是仔细推敲起来，⼏乎没有多少是站得住脚的。传奇最终变成了神话，⽽我们也终究长⼤。
第⼀章：阿基⽶德的浴缸
让我们按照时间顺序，⾸先从阿基⽶德开始。很少⼈不知道阿基⽶德量⾦冠的故事，这个传说并⾮空⽳来风，它⾸先被记载于公元前1世纪罗马的建筑师维特鲁乌斯的著作中。根据记载，叙拉古的国王耶罗⼆世做了⼀个⾦冠要献给神，但他怀疑⾦匠私吞了⼀部分⾦⼦，⽽以同等质量的银⼦代替，便命阿基⽶德
想办法在不破坏王冠的情况下测出它是否为纯⾦。阿基⽶德冥思苦想，终于在⼀次洗澡的时候，他发现浴缸⾥的⽔随着⾝体的浸⼊⽽不断溢出，于是突然恍然⼤悟，光着⾝⼦跳出浴缸，嘴⾥还叫着：“我到了，我到了！”这个词从此被作为灵感来临的象征，成为多少⼈梦寐以求的时刻。
阿基⽶德的⽅法是，把⾦冠扔进⼀个盛满⽔的桶中，测得溢出⽔的体积。然后把同等重量的纯⾦也扔进满⽔的桶中，得到溢出⽔的体积。如果⾦冠掺银的话，它的体积就要⽐同等重量的纯⾦要⼤，因此排出的⽔相应地便多。
这个故事听上去当然⽆懈可击，不过稍作计算的话，很难想像阿基⽶德真的可以⽤这种⽅法来实际地解决问题。所以这个故事⼤概率是杜撰的，它是⼀个罗马建筑师在时隔两个世纪以后才讲述的，⽽且伽利略也早已指出了这个故事隐含的谬误：纯⾦、纯银和⾦银混合物的排⽔量差异太微⼩，很难测量出来，⽽且表
⾯张⼒和残留在花环上的⽔都会造成误差。
希腊时代的王冠其实就是“桂冠”，也就是像奥运会上那种⽤橄榄枝围⼀圈戴在头上的那种“花环”。从考古实物来说，⽬前出⼟的最⼤的王冠重714克，直径18.5厘⽶，为了简便，我们往宽⾥计算，假设阿基⽶德的王冠重1千克，直径20厘⽶祇好了。因为纯⾦的⽐重是19.3g/cm3，所以1千克重的⾦⼦实占体积51.8cm3。现在假设⾦匠往王冠⾥掺了30%的银⼦，那么银⼦的⽐重是10.6 g/cm3，该王冠实占
体积差不多是64.6cm3。
把王冠和纯⾦放进尽可能窄的桶⾥（王冠直径20cm，则桶⼝的⾯积最⼩是314cm2），王冠能造成0.206cm的⽔位上涨，纯⾦则是0.165cm。相⽐之下，落差只有0.041cm，也就是0.4毫⽶！不要说阿基⽶德时代，就算在现代的中学⾥，要测出这样⼀个差值都是相当困难的！⽽且，任何其他因素，⽐如⽔的表⾯张⼒，⽔中的⽓泡等都能轻易地造成同等的误差，这造成了该⽅法实际上的不可⾏。我们的计算还是宽松的：假如王冠再轻⼀点，掺的银⼦再少⼀点，或桶再⼤⼀点的话，差值就更加微⼩了。
实践上的难度暂且不论，罗马建筑师的本意在于颂扬阿基⽶德的天才成就，然⽽这个检测⽅法却是异常拙劣的！更糟糕的是，这⾥⾯却没有⽤到阿基⽶德本⼈的伟⼤发现浮⼒定律！其实，如果想称颂阿基⽶德的话，我们有⼀种最简单的⽅法：直接⽤提秤，把王冠和在空⽓中同等重量的纯⾦同时放到⽔中去称量！因为王冠的体积⼤，受到的浮⼒相对也⼤，所以在⽔中王冠就会显得⽐⾦⼦要轻，提秤的这端会翘起！如果要使两者在⽔中保持平衡的话，我们需要在空⽓中重1012.8g的纯⾦才⾏，相对来说，12.8g的差距是容易测量的，我们甚⾄能从中轻易地得到掺银的⽐例。⽽最关键的是，这才是阿基⽶德伟⼤之处的真正体现：浮⼒定律！如果维特鲁乌斯物理好⼀点，编造得更聪明⼀点的话，这个神话也许就没那么容易破灭。
第⼆章：哥⽩尼、布鲁诺、伽利略，到底是谁确⽴了⽇⼼说
说到伽利略，⼤家⾸先能够想到他是伟⼤的物理学家和天⽂学家。但是如果再往下问，他在科学上到底有什么贡献，以⾄于常常和⽜顿、阿基⽶德等⼈并列到⼀起？⼤家可能会想到他的⼀些具体的发明发现，⽐如在⽐萨斜塔上证实⾃由
落体的加速度恒定，发明望远镜，发现⽊星的卫星等等。
但是这些零散的发现，通常难以⽀撑起⼀个⼈在科学史上崇⾼的地位，能享有科学史上崇⾼地位的⼈，都需要在构建科学体系上有重⼤贡献。伽利略出⽣于1564年，正巧这⼀年他的佛罗伦萨同乡、⽂艺复兴的巨匠⽶开朗基罗去世了。伽利略⼀⽣⼤部分时间都是在美第奇家族的资助和保护下进⾏科学研究的，他有很多物理学的发现，可以说是翻开了科技史新的⼀页。不过我们今天只说他最⼤的贡献：确⽴⽇⼼说。
说到⽇⼼说，我们可能会问，不是哥⽩尼提出⽇⼼说的么？的确如此，但是哥⽩尼并没有能确⽴⽇⼼说的历史地位，这⼀⽅⾯是因为他到死才发表⽇⼼说，另⼀⽅⾯是因为他确实没有什么证据证明⽇⼼说是对的。因此⽇⼼说在哥⽩尼那⾥还是⼀个假说，并⾮像今天这么严密的科学理论。
在哥⽩尼之前，不少科学家都提出了类似的假说，⽐如古希腊的阿利斯塔克在公元前3世纪已提出这种看法，只是没有给出准确的数学模型。此外，当时另⼀位伟⼤的科学家阿基⽶德也建造了两个天体模型，虽然那两个模型被毁了，但是从记载的信息
来看，他建⽴的应该是⽇⼼说的模型。到了阿拉伯⽂明的黄⾦时代，当地的天⽂学家⽐鲁尼也提出了地球⾃转以及地球绕太阳公转的理论，这⽐哥⽩尼早五个世纪。
说到确⽴⽇⼼说这件事，⼤家可能还有⼀个印象就是，布鲁诺的贡献也很⼤，⽽且还为此付出了⽣命。这个印象来⾃我们的宣传，特别是过去的⼀篇中学课⽂。在那篇课⽂中，布鲁诺是⽔平⽐哥⽩尼还⾼的科学家，坚持真理、反对教会，并且最终为真理献⾝，给⼈的感觉是因为有了他，所以⼤家相信了⽇⼼说。虽然布鲁诺宣传⽇⼼说，并且被教会处以了⽕刑，这两点都是事实，并且在布鲁诺之后的很长时间⾥教会是反对⽇⼼说的，但是这三件事加在⼀起并不能构成“因为教会反动，反对⽇⼼说，于是处死了坚持⽇⼼说的布鲁诺”这个事实。
对于布鲁诺的审判长达8年之久，他当真是因为坚持科学观点⽽受审的吗？真相是布鲁诺因为泛神论触犯了教会，根据学者们的研究，宗教裁判所先后对布鲁诺提出的指控⾜有40项之多，但其中的⼤部分还是关于神学和哲学⽅⾯的，例如布鲁诺怀疑三位⼀体学说，否认圣母玛利亚的童贞，认为万物有灵，怀疑耶稣的⽣平事迹，对于地狱和犯罪的错误看法，同时到处揭露教会的丑闻，最终被
作为异端处死。⽽布鲁诺宣扬泛神论⽤的⼯具是哥⽩尼的⽇⼼说，这样⽇⼼说便被株连了，这⼀点在《斯坦福哲学百科全书》有详细的记载。
真正第⼀个拿事实说话，最终确⽴⽇⼼说地位的科学家是伽利略。为什么伽利略能确⽴⽇⼼说？⾸先
他在⼯具上就领先了，和之前的天⽂学家不同的是，伽利略能够看到别⼈看不到的东西，因为他发明了⼀种新的⼯具—伽利略天⽂望远镜。有了天⽂望远镜，伽利略观测到了⼀系列可以⽀持⽇⼼说的新的天⽂现象，包括⽊星的卫星体系，⾦星的满盈现象等等，这些现象只能⽤⽇⼼说才解释得通，地⼼说则根本说不通，这样⽇⼼说才开始被科学家们接受，⽽被科学家们接受是被世⼈接受的第⼀步。
与伽利略同时代的科学家第⾕和他的学⽣开普勒也开始研究天体运⾏的模型。最终开普勒在他的⽼师第⾕⼏⼗年观察数据的基础上，提出了著名的开普勒三定律，将⽇⼼说的模型从哥⽩尼的很多圆相互嵌套改成了椭圆轨道模型，这样他就⽤⼀根曲线将⾏星围绕恒星运动的轨迹描述清楚了。开普勒的模型是如此简单易懂，⽽且完美地吻合了第⾕的观测数据，这才让⼤家普遍接受了⽇⼼说。
因此，伽利略的贡献不仅仅是对于⽇⼼说的确⽴，更重要的是确定了科学研究的重要⽅法：实验和观测。要知道在此之前，⼈们研究科学的⽅法并不是出事实，⽽是依据常识和经典，从⽣活经验出发，或者⼲脆从亚⾥⼠多德和《圣经》⾥依据。所以霍⾦曾经这样评价伽利略：“⾃然科学的诞⽣要归功于伽利略。”
另外我们再来关注⼀下⼤家所熟悉的那个有关伽利略的⼩故事：⽐萨斜塔上的扔球实验。这次名留青史的实验是伽利略的⼀个学⽣维⽡尼在为⽼师写的传记中描述的。根据维⽡尼记述，伽利略在⽐萨担任教授时，特地召集了⽐萨⼤学的所有教授和学⽣，请他们来观摩斜塔实验。他从塔上扔下了两个不
同重量的球，结果发现它们同时落地，于是推翻了亚⾥⼠多德体系。这个故事后来在漫长的时光⾥发展出了多个不同的版本，但概括来说⼤致如此。
可是，伽利略真的在⽐萨斜塔上做过这次实验吗？翻阅所有的历史资料，我们发现这个故事的唯⼀来源就是维⽡尼的记述。当然伽利略的著作中曾经描述过类似的实验，不过他并未指明说是在⽐萨做的。如果真的有过这样⼀次轰动的实验的话，在当时⼈们的记述中应当留下⼀些蛛丝马迹，可惜历史学家们从来没有到过其他可以佐证的材料，这使得维⽡尼成了⼀条尴尬的孤证。从时间上看，
维⽡尼⾃1638年起才成为伽利略的助⼿，⽽当时离开所谓的斜塔实验已经有差不多50年的光阴！这就更增加了⼈们的疑惑。
维⽡尼的伽利略传记在伽利略研究中当然是极为重要的资料，可惜历史学家们很快就发现，这本书⾥充斥了吹嘘，夸⼤和不真实的描述。他曾经描写说，伽利略于1583年坐在教堂⾥看着吊灯的摆动⽽发现了摆动定律，可⼈们后来发现这盏灯直到4年后才被挂到⽐萨教堂⾥去！类似的破绽在书中还有许多，这不免使得斜塔实验更加显得不⼤可信。
但是，就算伽利略真的在1589年爬上了⽐萨斜塔，⾯对他的学⽣们扔了两个球，他实际上能证明什么？他⼜会对学⽣们说什么呢？当然，他可以证明亚⾥⼠多德是明显错误的：两倍重的球决不会下落得快两倍，不过这也算不得什么重⼤突破。问题在于，伽利略能在斜塔上⽤实验来证明他⾃⼰的理论
吗？显然不可能，因为伽利略当时对于落体的看法本⾝是错误的！他仍然认为，不同质地的物体都会有⼀个相应的最⼤速度，落体将在开始经历⼀个加速阶段，但到了最⼤速度以后就将⼀直保持匀速直线。看起来，斜塔实验并不会对他有太⼤的⽤处！后世对于伽利略的颂扬过分到如此的程度，以⾄于⼈们都相信在他之前竟没有⼈指出过这样明显的错误！
时⾄今⽇，虽然还有部分学者认为斜塔实验是有可能实际上发⽣的，⼤部分科学史家都倾向于把这个故事看成⼀个虚构的神话。20世纪中，⿍⿍⼤名的柯⽡雷甚⾄对伽利略在整个实验科学中的地位都发出了质疑，他认为伽利略的许多实验实际上都只是理论推导的点缀，在体系中并没有基本的地位。⽽有些在当时则⼲脆根本难以实现，很可能是凭空虚构出来的！
梦见捡假钱
不过伽利略后来对于落体实验应该是反复研究过的，他的论著中好⼏处提到这样的现象：当我们同时放开⼀个轻物和⼀个重物的时候，似乎总是轻物⼀开始下落得快，⽽重物则慢慢地追上并反超！现代⾼速摄影机证实了这个奇怪的结论，不过原因⼤概是你所意想不到的：抓着重物的⼿因为肌⾁疲劳的缘故，总是会不⾃觉地⽐另⼀只⼿迟松开⽚刻！换句话说，我们没法“同时”放开轻物和重物。
第三章：⽡特的茶壶
不管是阿基⽶德的浴缸，还是伽利略的斜塔，神话的⼀⼤特点就是在当时⽆⼈提起也⽆据可查，直到漫长的岁⽉过去，当主⾓已经名扬天下的时候，它们才纷纷出炉，⽽且描述得活灵活现。⽡特的茶壶
⼜是⼀个例⼦。
通常在各种励志读物中，⽡特被描写成出⾝贫苦，没有上过⼤学的业余发明家，甚⾄宣扬他受到开⽔顶开壶盖的启发，发明了蒸汽机，那些不过是告诉⼤家努⼒必有回报的⼼灵鸡汤⽽已。
茶壶故事的最早源头来⾃⽡特的表，坎贝尔夫⼈。她在回忆录中描写了⽡特的阿姨穆尔海德夫⼈如何训斥了⽡特不⼲正事，盯着⼀个茶壶出神的情景。问题是回忆录写于1798年，离开当年⼜已经过去了差不多半个世纪！她字⾥⾏间那种栩栩如昨的叙述，其真实性怎么都令⼈捏⼀把汗。故事的真假我们先不论，关键在于，它到底带给了我们什么教育意义？⽡特难道真的是因为茶壶蒸汽的启发⽽发明了蒸汽机吗？
其实⽡特出⽣在⼀个中产家庭，⼩时候⽇⼦过得很好，因此他的教育基础很好，只是后来⽗亲破产家道中落，不得不中断学业当了⼯匠。⽡特从20出头，就在格拉斯哥⼤学⼯作，那所⼤学在苏格兰仅次于爱丁堡⼤学，在历史上还出过⼀位名⼈，就是经济学家亚当?斯密。在那所⾼⽔平的⼤学⾥，⽡特利⽤⼯作之便，听了很多⼒学、数学和物理学的课程，并与教授们讨论理论和技术问题。在当时，像⽡特那样系统地学习过⼤学物理的课程和⾼等数学的⼈并不多。
前⾯是我们还原了⽡特真实的出⾝和背景，接下来我们再看他与蒸汽机的关系到底是什么。如果问你⽡特最⼤的贡献是什么呢？你可能说是发明了蒸汽机，也可能会说是改进了蒸汽机，这两种说法其实
都有道理，后⼀种更准确些，因为蒸汽机在⽡特之前就有了，⽽⽡特的贡献在于发明了⼀种和之前蒸汽机不同的新的蒸汽机，他的蒸汽机不仅效率⾼，⽽且能够通⽤，这才让蒸汽机成为了⼯业⾰命动⼒的来源。因此，⽐较准确的说法是⽡特发明了万⽤蒸汽机。
英国在⼯业⾰命之前，⼀些产业已经开始发展，其中就包括采矿。直到今天在矿井下采矿都需要解决⼀个问题，就是把矿井⾥的地下⽔抽掉，这种事在过去只能由⼈或者牲畜来完成，效率很低。到了18世纪，英国⼯匠纽卡门发明了⼀种蒸汽机可以将矿井⾥的⽔抽上来，但是这种蒸汽机效率低下，⽽且⾮常笨拙，
因此实⽤性很差。
纽卡门蒸汽机那么多的缺点虽然⼤家都知道，但是半个世纪都没有⼈能够改进它——这不是因为⼯匠们不想改进，⽽是不知道该怎样改进。在⽡特之前，⼀项技术的进步需要⾮常长时间的经验积累，或者说积累数据、总结经验、获得知识，这个过程极为漫长，常常要持续很多代⼈。
4d电影院⽡特和他之前的⼯匠都不同，他是通过科学原理直接改进蒸汽机，⽽不是靠长期经验的积累。1763年，⽡特受命修理⼀台学校的纽卡门教学模型机，此前这台机器送去伦敦维修都没有修好。⽡特当时负责修理⼤学各种仪器，精通机械，虽然没有碰过蒸汽机，但是他在机械⽅⾯的造诣⼤家都认可。最后⽡特不仅修好了那台蒸汽机，⽽且在修理时，⽡特仔细分析了它效率低下的原因。
⽡特发现这种蒸汽机的活塞每推动⼀次，⽓缸⾥的蒸汽都要先冷凝，然后再加热的过程，使得80%的热量都耗费在维持⽓缸的温度上⾯。此外这种蒸汽机只能做直线运动，不能做圆周运动。⽡特于是决定改进蒸汽机。
在⽡特之前，⼯匠们往往是靠经验的积累来改进⼀种产品或者⼀个技术，⽽⽡特是直接通过科学原理到了现有产品的技术缺陷，然后⼜通过科学分析到了解决问题的答案。这就让科学和技术紧密地结合在⼀起了。
在此之前，也有⼀些天才将科学成就直接应⽤到发明上，但是⾮常少见。⽐如伽利略知道光折射的道理，他能够在没看到过实物的情况下，就造出望远镜；⽜顿懂得不同的光折射率不同，因此⽩光很难聚焦，便利⽤凹⾯镜反射的原理发明了反射式天⽂望远镜，解决了⼤倍数折射望远镜（也称为伽利略望远镜）图像模糊的问题。
这些⼈在发明时确实主动使⽤了科学，但是⼤部分时候科学和技术是分家的，⼯匠们并不懂得科学，⽽科学家⼜懒得去做⼯匠们的事情。“科技”作为⼀个词，是现在的事情，过去它们是完全分开的两个词。
⽡特的过⼈之处在于，他虽然是⼯匠，但是他解决问题的思维⽅式是⽜顿和伽利略那种科学家式的。他从原理出发，重新设计蒸汽机，在他的设计中，将冷凝器与⽓缸分离开来，这样就避免了蒸汽机在
重复使⽤时，要加热－冷凝－再加热－再冷凝，重复低效率地⼯作。⽡特从开始研究蒸汽机，到建造出⼀个可以运转的模型，只花了两年的时间。
⽡特的合伙⼈博尔顿对通⽤性的重要性有着先见之明，他明确地指出，他和⽡特所做的事情，是为⼯业提供动⼒，⽽不简简单单是⼀种机器。因此⽡特对⼯业⾰命的贡献，不仅仅是发明了⼀种机械，甚⾄不仅仅是发明了⼀种动⼒源，⽽在于彻底改变了那⼀代发明家们的思维⽅式，这才让⼈类从18世纪末到20世纪初的重⼤发明，像井喷⼀样不断涌现。在⽡特之后，机械思维在欧洲开始普及，⼯匠们发明了解决各种问题的机械。
西⽅⼈通常讲，⽜顿到了⼯业⾰命的钥匙，⽡特拿着那把钥匙开启了⼯业⾰命的⼤门。⽜顿的钥匙，既包括他的物理学和数学理论，也包括机械思维。⽽⽡特，除了⾃⼰的贡献外，还教会了当时⼀代⼈如何有效地搞发明创造。这才使得在他之后，各种发明后浪推前浪不断涌现，最终形成了⼯业⾰命。
另外⼀个类似的例⼦是说爱因斯坦励志故事的。不管怎么说，“⽡特茶壶”的故事⾄少都还能查到准确的来源，⽽所谓爱因斯坦⼩时候是⼀个很笨学习很差的孩⼦，靠⽇后的不懈努⼒成才，这就完全没有根据。当然根据爱因斯坦本⼈的⾃述，他直到3岁才学会说话，普遍怀疑他患有诵读困难症，在语⾔和表达上存在着学习困难，但他在语⽂上的成绩却并不差。1929年，爱因斯坦母校的校长为了证明学校的教育⽔平良好，特地翻阅了爱因斯坦的学习记录，发现他在拉丁⽂上总是拿1分，在希腊⽂上
也拿到2分（德国教育的打分⽅法是越低越好）。从爱因斯坦的成绩单中可以看出他的成绩极为优秀，⽽他在阿劳中学的成绩单可以在《爱因斯坦⽂集》中到。
还有许许多多别的神话，由于篇幅原因，⽆法⼀⼀详述。我们这样⾛马观花地简单剖析⼀些科学史上的传奇，并⾮有意去贬低任何⼀位科学巨⼈在历史上的地位。如果说可以达到什么⽬的的话，那么除了起到娱乐⼋卦的效果之外，把历史从晕轮效应中还原出来，更准确地刻画出科学发展的详细历程，打破对于历史⼈物模式化的构建才是富有意义的⾏为。当然，从另⼀个⾓度来看，这些富有寓⾔⾊彩的故事在教育和宣传上仍然有着难以取代的效果，甚⾄我们的史话本⾝为了增强可读性，也偶尔会有意⽆意地向戏剧化⽅⾯稍稍靠拢。只不过，我们终究是长⼤了，总不能⽼⽤孩⼦的天真眼光反复地读着同样的童话吧？
第四章：⽜顿苹果的故事
不知何时社会上出现了⼀个词－“⽜⼈”，但遗憾的是，在很多⼈嘴上的⽜⼈其实⾮常⼀般。⽐如每当中国有科学家在《⾃然》杂志上发表⼀篇论⽂，就被某些媒体吹为⽜⼈，什么“诺贝尔奖级的发明”，“国宝级的⼈才”等等。客观地说那些“⽜⼈”⾥有部分⼈对⼈类、对⽂明确实有贡献，但是贡献的量级和我们今天要讲的⽜顿等⼈相⽐，就如同⼀滴⽔和整个⼤海。2000年，《时代》杂志评选⼈类历史最有影响⼒的⼈，⽜顿排名第⼆，排名第⼀的是耶稣。
惟我独仙好看吗
男孩学什么专业前景好⽜顿有多⽜，我们从当时⼈们对他的态度就能看出来。⽜顿是第⼀个以⾮王室⾝份享受国葬，安葬于西敏寺的⼈。当时为⽜顿抬棺的六个⼈包括⼀位公爵，三位伯爵和当时的⼤法官，整个伦敦全城为他送葬。就在当时，⼈们已经开始神化他了，法国数学家洛必达侯爵就对⽜顿产⽣了对神⼀般的崇拜，他问英国⼈，“⽜顿他吃饭么，喝⽔么，睡觉吗？他和我们⼀样吗？”有类似崇拜情结的，还有著名科学家拉格朗⽇、启蒙思想家伏尔泰等⼈，要知道这些⼈可都是以理性著称的学者，结果也变成了⽜顿的“”。
我们先来说说⽜顿苹果的故事，它是如此地家喻户晓，妇孺皆知，使其当之⽆愧地成为了科学史上最深⼊⼈⼼的神话之⼀。这个故事⼤致是说1666年，⽜顿在家乡躲避瘟疫的时候，偶尔看到⼀个苹果落到地上，于是引发了他的思考，最终得出了万有引⼒理论。这是真的吗？它有多少可信度？它背后隐藏了⼀些什么样的内容呢？
苹果传奇的主要推动者当然要属伏尔泰和格林，两⼈在1727年的著作中不约⽽同记述了这⼀故事。不过追根溯源，伏尔泰是从对⽜顿侄⼥康杜伊特的访问中了解这个情况的。格林的来源则是福尔克斯，他是当时皇家学会的副主席，⽜顿的好友。⽜顿的另⼀个朋友斯图克雷也记述了他和⽜顿⼀起喝茶时的情景，当时⽜顿告诉他，正是当年⼀个苹果的落地勾起了他对于引⼒的看法。⽽⽜顿侄⼥的丈夫也多次提到这个故事。
然⽽不管怎么样，最终的源头都还是来⾃⽜顿⾃⼰之⼝：看起来，⽜顿在晚年曾向多个⼈讲起过这个事情。可值得玩味的是，为什么⽜顿在50多年中从未提及此事，但到了1720年后，他却突然不厌其烦地到处宣扬起来了呢？
据调查，这棵苹果树在历史上倒真是存在的，⽜顿的朋友们等都曾经提到过。
直到1814年，⽜顿的传记作者布鲁斯特还亲眼见到了它，只不过已经严重腐朽了。这棵神奇的树终于在1820年的⼀次暴风⾬中被摧倒，有⼀段树⼲⾄今保存在剑桥⼤学三⼀学院博物馆，但它的⼦嗣依然繁衍不息：⼈们从它⾝上剪下枝条，嫁接到另⼀些树上。在以后的岁⽉⾥，它被送到世界各地⽣根发芽，仍然结出被称为“肯特郡之花”的⼀种烹饪苹果。
中国银行营业时间
作为后世⼈的我们，恐怕永远也⽆从知晓⽜顿是否真的亲眼⽬睹了⼀个苹果的落地，⽽这本⾝也并不重要。我们所感兴趣的是，这个故事的背后究竟包含了⼀些什么东西。对于⽜顿时代的⼈们来说，苹果作为《圣经》⾥的智慧之果，其象征意义是不⾔⽽喻的。由“苹果落地”⽽发现宇宙的奥妙，这⾥⾯就包含了强烈的冥冥中获得天启的意味，使得⽜顿的形象进⼀步得到神化。看起来，只要⼈类的⽂明还存在⼀天，它就仍然会是历史上最富有传奇⾊彩的象征之⼀。
苹果的神话往往给我们这样的错觉：⼀时灵感是如何在瞬间成就了不世出的天才。可实际上，万有引⼒定律的思想根源有着明确⽽漫长的艰难轨迹：从离⼼⼒概念到平⽅反⽐思想，再发展出离⼼⼒定律
然后往向⼼⼒定律转变，这才能得出平⽅反⽐定律，⽽最后归结为万有引⼒定律的最终形式。这个链条中缺失了任何⼀环都是⽆法想象的。⽜顿在⽆数前⼈的基础和同时代⼈的帮助下，经过20多年的不懈探索才最终完成了这⼀伟⼤发现，如果⽤⼀个苹果来概括这⼀切，未免也是对科学的⼤不敬吧？
关于⽜顿的⽣平我们就不多说了，这⾥我们主要说说他在科学上的主要贡献，我们可以将它总结为这样⼏⽅⾯：
在物理学上，奠定了经典⼒学的基础，定义了许多物理量，提出了⼒学三定律和万有引⼒定律。⽜顿之前的⼈类虽然也掌握了很多⼒学和光学知识，但都是零星的知识点，经验的总结，不成体系，有些结论甚⾄和⾮科学的没有什么区别，是⽜顿完成了它们科学化的过程。⽜顿的⼯作重现了当年欧⼏⾥得构建公理化⼏何学的过程，再次向世⼈展⽰了构建⼀个学科体系的⽅法。在⽜顿之后，各门⾃然科学都开始从知识点向体系化发展了。
类似地在光学⽅⾯，⽜顿提出了完整的光的粒⼦说，发现了光谱，发明了⽜顿望远镜。此前虽然⼈类对于光、颜⾊和视觉的研究历史悠久，但是缺乏定量、系统的分析。⽜顿建⽴起完整的光学体系，⽤各种实验证实了他的理论，并且⽤
理论解释了光学的各种现象。有了完整⽽可以重复验证的学说体系，⼈类对规律的认识才可能从⾃发状态进⼊到⾃觉状态。
在天⽂学⽅⾯，⽜顿利⽤经典⼒学和微积分，构建了当时最准确的天体运动模型，并通过万有引⼒定律阐释了宇宙中⽇⽉星⾠运⾏的规律，也从理论上解释了他的前辈开普勒的⾏星运动三定律。这件事情对⼈类的认知意义很⼤，因为从此之后，宇宙中星体的运⾏和各种天⽂现象都可以变得可预测了，⼈类从此有了⾮凡的⾃信⼼。我们今天遇到问题时，不是求助神，⽽是通过
⾃⼰的努⼒解决问题，并且相信问题⼀定有答案，这种⾃信来⾃于⽜顿的年代。
但是⽜顿的贡献还不⽌于此，他在思想领域最⼤的成就是将数学、物理学和天⽂学三个原本孤⽴的知识体系，通过物质的机械运动统⼀起来。⽜顿和当时其他科学家们⼀起，确⽴了⼀种新的世界观，就是机械论。简单地讲，机械论认为我们的世界是客观物质的，是确定的，是可以认识的。物质世界的变化，我们看到的各种现象都可以⽤各种机械运动来描述，⽽⼈类则可以通过对世界的研究，发现那些运动背后确定的规律。在⽜顿之前，⼏乎所有的科学发现都需要先观察到现象，才能发现规律，在⽜顿之后，很多发现则是先通过理论的推导，预测可能观察到的结果，然后再通过实验证实。
从历史的必然性来看，⽜顿的出现不是偶然的，与他同时代的英国出现了⼀⼤批顶级科学家，包括胡克、哈雷、波义⽿和惠更斯（⽣活在英国的荷兰⼈，⽜顿选定的继承⼈）等⼈。哈雷和胡克等⼈其实也注意到了⾏星围绕太阳运动需要⼀种向⼼⼒，即来⾃太阳的引⼒，只是这些⼈没有能⼒完成理论的建⽴罢了。事实上，哈雷参与了⽜顿《原理》⼀书的出版，并且是该书第⼀版的出资⼈，这些事实说明了科技发展的必然性。
从历史的偶然性来看，⽜顿⾮常幸运，⽤法国⼤数学家拉格朗⽇的话讲，“⽜顿是那么地幸运，因为发现并建⽴⼀个宇宙系统的机会只能有⼀次”。因此⽜顿可以讲是⽣逢其时。在⽜顿之后，世界上还有很多伟⼤的科学家出现，但是以⼀⼰之⼒构建多门学科⼤厦的机会不会再有了。
第五章：胡克与⽜顿的“爱恨纠缠”
胡克和⽜顿在历史上也算是⼀对欢喜冤家。两个⼈都在⼒学、光学、仪器等⽅⾯有着伟⼤的贡献。两⼈互相启发，但是也⽆须讳⾔，他们之间存在着不少的激烈争论，以致互相仇视。除了关于光本性的争论之外，他们之间还有⼀个争执，那就是万有引⼒的平⽅反⽐定律（ISL）究竟是谁发明的问题，在科学史上也是⼀个著名的公案。
胡克在⼒学与⾏星运动⽅⾯花过多年⼼⾎，提出过许多深刻的洞见。1679-1680年，胡克与⽜顿进⾏了⼀系列的通信，讨论了引⼒问题。⽜顿虽然早年就已经在此领域取得过⼀些进展，但不知是荒废多年还是怎么地，这次却是⼤失⽔准，他竟然把引⼒看成不随距离⽽变化的常量，并认为物体下落是⼀个圆螺线。胡克纠正了他的错误，并在年份1⽉6⽇的信中假设引⼒⼤⼩是与距离的平⽅成反⽐的，虽然说得⽐较模糊。胡克把⽜顿的错误捅到了皇家学会那⾥，这使得⽜顿极为光⽕，他认定胡克是存⼼炫耀，并有意让他出洋相。于是乎两⼈间波粒的旧怨未愈，引⼒的新仇⼜起，成为终⽣的对⼿。
胡克与⽜顿的这次通信是科学史上极为重要的话题。⽜顿后来虽然打死也不肯承认胡克对其有所帮助，
但多数科学史家都认为胡克在这⾥提供给了⽜顿关键性的启发：没有胡克的纠正，⽜顿⼀直错误地以为⾏星运动是在两个平衡⼒—向⼼⼒和离⼼⼒同时作⽤下进⾏的。到了1684年，胡克和⽜顿分别试图证明平⽅反⽐的引⼒导致椭圆轨道（也就是ISL定律）。胡克吹嘘说他证明了，但从未拿出结果；⽜顿也说他早就证明过，同样没有任何证据。
不过⼏个⽉后，⽜顿重写了⼀份⼿稿，也就是著名的《论运动》，这成为后来《原理》的前⾝。《原理》发表后，胡克要求⽜顿承认他对于平⽅反⽐定律发现的优先权，在前⾔⾥提及⼀下。⽜顿再次狂怒：他暴跳如雷，从《原理》⾥⾯删掉了绝⼤多数有关胡克的引⽤，剩下不多的，⽤词也从“⾮常尊敬的胡克先⽣”变成了简单的“胡克”两个字。他是如此怒⽓冲天，甚⾄拒绝出版《原理》第三卷。在⽜顿眼中，胡克完全是个江湖骗⼦，靠猜想和碰运⽓来沽名钓誉。
⽜顿最为⼈熟知的⼀句名⾔是这样说的：“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨⼈的肩膀上”。这句话通常被⽤来赞叹⽜顿的谦逊，但是从历史上来看，这句话本⾝似乎没有任何可以理解为谦逊的理由。
⾸先这句话不是原创。早在12世纪，伯纳德就说过：“我们都像坐在巨⼈肩膀上的矮⼦”。这句话如今还能在沙特尔市那著名的哥特式⼤教堂的窗户上到。从伯纳德以来，⾄少有⼆三⼗个名⼈在⽜顿之前说过类似的话，明显是当时流⾏的⼀种套词。⽜顿说这话是在1676年给胡克的⼀封信中。当时他已
经和胡克在光的问题上吵得昏天⿊地，争论已经持续多年。在这封信⾥，⽜顿认为胡克把他（⽜顿⾃⼰）的能⼒看得太⾼了，然后就是这句著名的话：“如果我看得更远的话，那是因为我站在巨⼈的肩膀上。”
上海外地人买房
结合前后⽂来看，这是⼀次很明显的妥协：我没有抄袭你的观念，我只不过在你⼯作的基础上继续发展，这才⽐你看得⾼那么⼀点点。⽜顿想通过这种⽅式委婉地平息胡克的怒⽕，⼤家就此罢⼿。但如果要说⼤度或者谦逊，似乎很难谈得上。⽜顿为此⼀⽣记恨胡克，哪怕⼏⼗年后，胡克早就墓⽊已拱，他还是不能平⼼静⽓地提到这个名字，这句话最多是试图息事宁⼈的外交辞令⽽已。
我们这⾥完全没有诋毁谁的意思，只是想说，历史有时候被赋予了太多的光圈和晕轮，但还历史的真相，是每⼀个⼈的责任，不论那真相究竟是什么。同时，这也丝毫不影响⽜顿科学上的成就——他是整个近代科学最重要的奠基⼈，有史以来第⼀个集⼤成的科学体系的创⽴者。从这个意义上来说，⽜顿毫⽆疑问是有史以来最伟⼤的科学家，⽆论是伽利略、麦克斯韦、达尔⽂，还是爱因斯坦，均不能望其项背。
许多科学史家也曾以为胡克猜想的成分居多，不过加州⼤学桑塔克鲁兹分校的Michael Nauenberg教授从胡克的⼀幅最近披露的图稿中得出结论：胡克在这个问题上的认识要⽐⼈们传统认为的深刻得多，他所采⽤的⼏何证明⼿法和⽜顿后来在《原理》中所使⽤的是类似的，所差的只是胡克不懂微积分⽽已。ISL定律的发明权仍应归于⽜顿，可是胡克显然在其中占有重要，甚⾄关键的地位。
应该说胡克也是⼀位伟⼤的科学家。他曾帮助波义⽿发现波义⽿定律，⽤⾃⼰的显微镜发现了植物的细胞，《显微术》更是17世纪最伟⼤的著作之⼀。他是最杰出的建筑设计师和规划师，亲⾃主持了1666年伦敦⼤⽕后的城市重建⼯作，如今伦敦城

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。