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牛顿:三个世纪过去了,你们真的误解我的意思了...

 抹云阁 2017-04-22


 科技趣闻  NO.1 ?

本期长文,需要点耐心哦~


牛顿有句名言

可你知道吗,这句耳熟能详的自谦之语,实际上却是一句讥讽的话,「更远」和「巨人」都是牛顿在讥讽自己的老对手——身材矮小的胡克。更讽刺的是,这句话成为了后世小学生挂在教室里的名人名言,仿佛一道毒鸡汤。


历史总是隐恶扬善的,人们总喜欢锦上添花,而对伟人的缺点避而不谈,所以本期内容小编就用「科学」的态度,来演绎还原当时两大物理学家的「世纪撕逼」。透过这场撕逼,我们感受一下「人性的狭隘」和「科学的伟大」。



「胡克」杰出而隐秘 


今天一般人知道胡克,大多是因为在初高中物理学到的「胡克定律」。其实胡克是个机械天才,在多个领域都做出了杰出贡献:「首次用显微镜看到并命名细胞;首次观察到火星和木星的自转发现双星;首次测量恒星的视差,发明了轮形气压计、液体比重计、风速计里程计、钟表的游丝、后来用于相机的可变光圈...并且他还是当时有名的建筑设计师,著名的格林尼治天文台也出自他和建筑大师雷恩爵士之手。」如此多才多艺,难怪后来有人称之为「英国的达芬奇」。


但是在胡克死后两百多年间,他几乎被人遗忘了,离奇的是胡克作为当时声名煊赫的英国皇家学会主任,竟没有留下一张画像。直到20世纪他的大科学家地位才被确认。


而这主要是由于他惹恼了一个人,一个比他更伟大、更有势力、最不该去惹的人——牛顿。



来,「 场景还原 」一下


第一幕

 望远镜之争:没图没真相


很早胡克便以实验室主任的身份进入皇家学会,此后种种大多和学会相关。而这个学会有多牛逼?且不说会员都是当时科学界数一数二的人物,同时它拥有各种皇家特许证,是世界上历史最长且从未中断过的科学学会,在英国起着全国科学院的作用,女王都是学会保护人!胡克就是在那里开始接触光学仪器的制造。


在伽利略简陋的结构基础上,胡克制造出了当时最先进的显微镜套装。通过显微镜,胡克发现并命名细胞。


1665年,胡克将自己用显微镜观察的记录整理成《显微术》一书,畅销一时,就连死对头牛顿也在私下大为称赞此作。


除了爱好显微镜,胡克对望远镜也是很熟悉。但正是因为他对自己在望远镜领域的自傲,才结识了不该招惹的牛顿。


当年作为剑桥大学本科生,初出茅庐的牛顿造出了世界上第一架反射式的望远镜,并将这架望远镜交给皇家学会,收到了一片赞赏。而这,直接侵入了胡克在学会的两大擅长领域:光学与仪器设计。彼时的胡克已是皇家学会主任,作为前辈他对牛顿进行了一番教育。


胡克对发明权的争夺以其拿不出设计实物而未被理会,而他更进一步对牛顿随后提交的论文提出多项质疑,使得二人之间剑拔弩张。


第一回合

牛顿小胜



第二幕

 光的性质之争:活得久就能赢?


1669年,牛顿当上剑桥的教授,开始讲授他的光学研究。三年后,牛顿被选为皇家学会会员,做为见面礼,他给学会寄去了一篇论文,提出「光是由粒子组成的」理论。作为前辈的胡克三小时就审阅完全文,但粒子说并不足以让胡克信服,有很多现象并不能解释,胡克认为波动说才是真理,同时胡克对论文中轻率的用词进行了批判。


牛顿自觉理亏,但依旧逞口舌之快,在与胡克的书信中坚称粒子说的正确性,并威胁要退出学会。不过在学会的书记劝说并提出免去其应缴纳的会费的后,牛顿留了下来......


这场争论的结果是,牛顿疏远了皇家学会,并决定等胡克死后再发表有关光学的论著。果然,在胡克逝世的第二年,牛顿重启光学的波动说与微粒说之争,于当年出版巨著《光学》,该书同时也从波动说中汲取养分,全面完善补足了粒子学说。

然而,牛顿却完全不提胡克的薄板颜色研究对此书的贡献。当时,波动说另一主要支持者惠更斯已于九年前病逝,波动说连失胡克与惠更斯两大支柱,于是牛顿以其强大的影响力,掌控了当时的言论方向,扭转了光学两大理论的交锋局势。


此后的一个世纪,微粒说一直牢牢占据着光学研究的主流,而这大大阻碍了光学理论的进步,百年后在英国物理学家托马斯·杨的带领下,波动说方才卷土重来,光学研究进入正确的发展轨道。


至如今,我们终于知道,光的性质是这样的:光具有「波粒二象性」既有波动性也有粒子性。


第二回合

平局



第三幕

 万有引力之争:   最后的战役


你真的以为牛逼哄哄的万有引力定律是被「苹果」砸出来的吗?


如果是,那么这个苹果叫「胡克」。



1679年,胡克和牛顿在书信中进行引力问题的交流,胡克问到关于「平抛物体自由落体的轨迹」问题。


这是牛顿在学术生涯中唯一一次被打脸。


彼时牛顿对引力的研究还不深入,而胡克对平抛物体自由落体的椭圆轨道预测,事实上已经探及了万有引力定律、平方反比定律的边缘。


早在1661年,胡克就已觉察到引力和地球上物体的重力有同样的本质。并在之后的某次演讲中首次使用了「万有引力」这个词,提出了包涵有关万有引力一切问题的三个假设。在定性程度上,胡克几乎是正确的,但是缺乏了定量的表述和论证。



1684年,伦敦市内的一家咖啡馆里,哈雷(没错就是发现哈雷彗星的那个哈雷)、雷恩和胡克正在探讨着科学问题。当时三人的交锋点在于行星轨道计算,哈雷问「行星与太阳之间的作用力是否遵循平方反比定律,如若遵循,行星的轨道应该是什么形状。」


胡克,虽然答不上,但还是吹嘘了几句,其实他的吹嘘并非真的吹嘘,但时隔多年,他还是没有给出定性的计算。


于是哈雷前往剑桥敲开了牛顿的家门。本以为牛顿要经过漫长的计算才能得出结果,可牛顿随口就报出了答案「椭圆形。」


哈雷问「为什么?」


牛顿说「我算过。」(真·大神式·装逼)

也许当年在胡克的当头棒喝下,牛顿改变了研究思路,最终走上正确的轨道,并且长于计算的牛顿真的算了出来。于是在哈雷强烈要求下,牛顿答应给哈雷提供一篇论文,详细阐述。三个月后牛顿的信函从剑桥翩然而至,洋洋洒洒9页纸描述了《绕转物体的研究》。

1687年,在哈雷的鼓励和资助下,在这9页纲要的基础上,牛顿将其扩充为三巨册版本的《论自然哲学的数学原理》,正式发表万有引力定律。


《原理》的出版震惊世界,确立了牛顿作为英国科学界第一人的地位。然而该书还是遭到了夙敌胡克的喷击,因为他在牛顿发表万有引力定律之前已经了解到平方反比定律,他的证明手法也与牛顿在《原理》一书中所使用的相似。如今见到牛顿著书立说,他心中自然不平,要求牛顿在《原理》的序言中予以声明。


这原本是一件顺理成章的事情,引用他人成果,哪怕该成果很粗糙,只要引用了都该标注清楚,在如今这个时代,不标注引用的论文也将涉及抄袭。虽然在这个事情上牛顿不会构成抄袭,但他也完全抹杀了胡克在万有引力发展历程中做出的贡献以及对他的一点启发,独占了万有引力的成果。


此后牛顿的地位几乎无可撼动,在他强大话语权的压制下,这一曲折幽深的故事很少为人所知。


第三回合

牛顿碾压


大结局

 胡克去世,打击报复


1703年,牛顿的夙敌胡克在落寞中走完了自己六十八年的人生旅途。而胡克去世后的牛顿则更进一步,当选为新任英国皇家学会主席。这是牛顿一生影响力的顶峰,他迅速而高效地开始了对昔日老对手的清算。


逝世的胡克首当其冲——胡克实验室和图书馆就地解散,胡克留下的实验器材或被分散或遭销毁。甚至,在1710年皇家学会会址搬迁时,唯一的一副画像在搬迁中离奇遗失,至今无人知晓胡克的真实面貌。直至20世纪,胡克的才被渐渐正名。


而此后的牛顿将大部分时间花在整理自己的著作、倾轧同行、研究神学和荒诞不经的炼金术中度过,推动科学进步的功效寥寥无几。甚至老年时的牛顿有一段「回忆说」,为了要独吞万有引力这项成果,捏造了「苹果神话」,但由于回忆和上文通信时间的矛盾,而露出了破绽。牛顿过世后,人们还在他身体内发现了大量水银,而这可能是其炼金术所致,他对于新的领域的探索本无可厚非,不过可能就因为没有了胡克而一条道走到了黑。



看到这里,其实我们不难感知,在漫长的30年「斗争生涯」中,牛顿对对手胡克并没有给予足够的尊重,其打压手段也算不上光明磊落。虽然他们当面吵,信里争(能通信那么久小编也很服气),但是牛顿从胡克那里获取了诸多灵感也并不能被轻易抹杀。说起来胡克还有点像牛顿的「缪斯男神」,如果能放下成见深入沟通交流,也许牛顿会探索到更多未知的领域。


当然,论成就牛顿还是远远超过了胡克,牛顿的历史地位也毋庸置疑,他的伟大也无须赘述。


毕竟,人性的狭隘和科学的伟大从不冲突。



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