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家有英短猫的理工宅男，但因为文科素养自我感觉太好，常常闲不住笔。“由于习惯在脑中构想天马行空与光怪陆离，因而总是不被理解；走出“以理科服人”的思维怪圈后，继续踏踏实实地过学生的小日子。 不得不说，每个人都是踏着一个又一个非同寻常的故事成长的。在我们最喜欢听故事的年岁，我们开始收获，得到感悟。我们开始问为什么，我们开始构建自己，我们开始试探一般行走于世上。“一个四岁的小孩，一天要问100个为什么呢。”而当困惑压倒于恐惧，我们问的越来越少了。这次，让遇见数学带你回到那属于“Why?”的黄金时代，属于思维的时代。 牛顿？苹果！ 这绝对是科学史上最深入人心的神话，那个耳熟能详的故事是这样的： 1666年牛顿为躲避瘟疫从剑桥回老家休养，他在一棵苹果树旁目睹了一只苹果的坠落，于是灵光乍现，根据已有知识推出了著名的万有引力定律。  图自 slideplayer 为什么？看到一只苹果？回老家？万有引力？这几件完全可以没有关系的事，构成了这个故事。 “那时我正处于发明创造的高潮；我对数学和哲学的关注超过了那以后的任何时候。” ——牛顿 的确，在英国的伍尔索普，艾萨克牛顿家的老宅田产内有这么一棵苹果树。牛顿在那里一直住到1661年。1665年英国爆发了最后一次大瘟疫，他返回故乡并在田园静谧中发展了微积分的基础，并开始思考行星运动的问题。 只不过，这个故事让人有一种感觉：一时灵感是如何在瞬间造就了不世出的天才。 但真的这样吗？因为另几个传说正与其相反，诉诸文字并指出这个苹果故事的荒唐之处。这倒是很有趣。 然而，事情也许比想象中更有趣。 还记得小时候，第一次听到这个故事时，我只对其从现象还原本质的特点感到极其好奇，试图也从生活中发现点什么。 我们可以想想这对于牛顿时代的人又意味着什么，对于牛顿那时代的人来说，苹果是《圣经》里伊甸园的智慧之果，由“苹果落地”而发现宇宙奥妙无疑有冥冥中获得天启的意味，明显使牛顿形象神化。 为什么会出现这样一个故事也并非空穴来风。在1700年前后，晚年的牛顿把这个故事告诉了他的亲朋好友，比如他侄女，而他侄女又将其告诉了法国著名作家伏尔泰，至此这个故事便流传开来。 可是，这个时间段已经在1700年左右，为什么在发现平方反比定律50年之后，牛顿突然不厌其烦地宣扬起来了呢？ 牛顿不是没有竞争者，活跃竞争者有如下几位：原皇家协会主席罗伯特·胡克，建筑师克里斯多佛·雷恩，荷兰物理学家克里斯蒂安·惠更斯。他们都有意无意摸到了现在称为“牛顿定理”的门槛，但他们无法证明这就是行星椭圆形运动的原因，于是只能失之交臂，最终对证明望而生畏。只不过官司倒是打了很久，这样一来，一个灵动而极具说服力的故事，对于牛顿来说，无疑是有益的。  牛顿与几位竞争者 当然，我们没有必要将牛顿刻画的如此小人。毕竟，这是个有千百年来历史的问题：仰望星空，它们是否运动？为什么？ 牛顿当时作为青年学者，对这些主流问题给予了关注，也曾多次于胡克等著名科学家通信。 但正确地说，牛顿在与胡克1679-1680的通信前，对行星运动的理论的观点是与之后非常不同的，他提到：”月球是在“离心力”作用下运作的”，这和现在众所周知的”地心引力”是截然不同的概念。 证明定律？这依靠的绝对不是简单的剑走偏锋！ 也就是说，即使他看到苹果落地，也想不到什么。。。 且在官司中，牛顿对胡克争夺平方反比定律(The Inverse Square Law, 缩写ISL)[1]的优先权十分愤怒，多次声称自己于1679年就已发现，而到晚年，论述更是突然暧昧起来。1714年，牛顿写了一封著名手稿，宣称1666年在老家避疫期间就发现了 ISL，由他根据开普勒定律和离心力定律得出行星椭圆轨道。 [1] 平方反比定律(又称反平方定律)是一个物理学定律，如果任何一个物理定律中，某种物理量的分布或强度，会按照距离源的平方反比而下降，那么这个定律就可以称为是一个反平方定律。比如：牛顿万有重力定律；库仑定律。 在今天我们的史学家告诉我们，他们几乎可以确定，当时根本得不到论证所需数据。这也许是存粹的玩弄舆论的行为。因为到了1718年冬，他又说1676-1677年的冬天，他推出了行星轨道是椭圆的，而这是由ISL中平方反比得到。显然，自相矛盾的他又在扯淡。也许是对得到发现伟大定律的荣誉操之过急，这样的行为也许不符所谓“伟人”的作风。 不说1666年，就算1679年，他也并没有证明ISL。我们依据史料认为ISL被证明只能在1684的《论运动》中体现，而万有引力定律的普通形式更要等到1685-1686年才被发现。 也就是说，牛顿是在不断的学习中使思想成熟的，从离心力到平方反比思想，到离心定律、向心定律，这才得出平方反比定律，最终归结为万有引力定律，这有着20年明确而漫长的艰难轨迹，“一时灵感是如何在瞬间造就了不世出的天才”？牛顿在无数前人基础与同时代人帮助下，历经20年才完成这一发现，用一个苹果概括这一切未免也是对科学的不敬吧。 总结 事实上，牛顿并不需要一个苹果来启发他，他凭借自己的努力写出《原理》，这对物理学的重要意义等同于《几何原本》对几何学的意义。而苹果的传说也被一代代人所喜爱与传承，甚至在1858年，还有人把数学大家卡尔·福德里希·高斯扯了进来，尽管是为了直接否定这个传说。  Sir Isaac Newton. 图自spectator.co.uk 在篇末，我们可以以初学者的心态来重识这个故事：风沙星辰，浩渺宇宙是否要外部力量使之运动？太阳、月亮、我们的地球？日心说刚刚走出禁忌，古希腊哲学家阿历斯塔克于公元前四世纪的学说在哥白尼、第谷、开普勒、笛卡尔、伽利略手中绽放。在英国的伍尔普索，走来一个金发的年轻人……(完) 参考: 《上帝掷骰子吗？》、《无言的宇宙》、维基百科 [遇见] 小编: 今天也刚好是作者 Jason 的生日, 这里祝他生日快乐, 学业顺利, 拥抱更精彩的未来! 也欢迎更多朋友加入 [遇见数学] 蒲公英创作小组(链接请点这里») |
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