萬有引力定律雖然是牛頓發現的,但并不能完全歸功于牛頓一個人。
誤讀:
提起萬有引力定律的發現,人們立即就會想到牛頓和蘋果落地的故事。然而這個故事真實嗎?萬有引力定律的發現是牛頓一個人的功勞嗎?
很多人會說,這有什么值得懷疑的呢?蘋果落地的故事來自教科書,肯定不會錯。萬有引力定律的發現不是牛頓的一個人的功勞,難道是集體的功勞?
其實,萬有引力定律雖然是牛頓發現的,但并不能完全歸功于牛頓一個人。
正解:
最早詳細記載蘋果落地故事的人是英國的布雷斯特。他于1831年在《牛頓的生平》一書中提到這件事。后來,他于1855年又在《牛頓的生平、著作和發現的回憶》一書中提起此事。
他是這樣記載的:“蘋果從沃爾斯索普的樹上落下來,因而使牛頓想到這個問題。1814年,我在沃爾斯索普時,曾經看到這棵蘋果樹,樹的一部分已經開始枯萎,一部分樹干已經脫離樹根。到1820年,這棵樹已經完全腐朽而倒下去To這一棵樹的標本后來由伊?特納小心地保存著。”
布雷斯特在牛頓的傳記中,一方面記述了蘋果落地啟迪產生萬有引力的思想,同時又對此表示懷疑。布雷斯特不相信蘋果落地的故事是真實的,他認為在牛頓之前,已有不少科學家具有萬有引力的觀念,牛頓對此也應當知道的。
也就是說,牛頓的萬有引力觀念可能來自前人。蘋果落下是平常的現象,牛頓也可能看到蘋果下落,但是蘋果下落現象并不一定是啟發牛頓發現萬有引力定律的來源。
布雷斯特在書中還指出,蘋果落地的故事又經過大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說過,在讀者心目中產生較大影響,并廣為流傳。
格林是在牛頓去世那一年在《哲學原理》一書中談到蘋果落地的故事。他說:“有一天,牛頓在花園中思考問題,突然有一個蘋果從樹上落下,使牛頓想到萬有引力定律。”
可是格林卻是從福克斯那兒聽到牛頓看蘋果落地的故事。法國的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳?巴沃那兒聽來的。在伏爾泰所著的《哲學通信》中,對蘋果落地的故事這樣說:“1666年,由于瘟疫流行,牛頓回到劍橋大學附近的故居。有一天,他在花園中散步,看到一個蘋果從蘋果樹上落下。這樣使得牛頓想到許多科學家所研究而未獲突破的重力起源問題。”
伏爾泰認為牛頓在自然科學方面有很多貢獻,而且對法國有很大影響,所以應該把牛頓的創見介紹到歐洲大陸來。于是,伏爾泰在《哲學通信》和《牛頓哲學思想》兩本書里,以大量篇幅介紹了引力理論,同時也轉述了蘋果落地的故事。因此,蘋果落地的故事也由英國傳到歐陸,成為家喻戶曉的科學史上佳話。
在牛頓逝世后不久,斯圖克萊在他所著的《牛頓的生平傳記》一文中寫道:“1726年4月15日,我到牛頓的寓所去拜訪他,和他待了一整天。在談話中,他向我談起蘋果落地的事。他說:有一天,他在花園里思考引力問題的時候,一個蘋果從樹上落下來。這時候,他就想,為什么蘋果總是垂直落向地面呢?為什么蘋果不向外側或向上運動呢?
無疑,這是地球向下拉著它,有一個向下的拉力作用在物體上,而且這個向下的拉力總和必須指向地球中心,而不是指向地球其他部分。所以蘋果總是垂直下落,或者總是朝向地球的中心。蘋果向著地球,也可看成是地球向著蘋果,物體和物體之間是相互朝著對方運動的。物體之間的作用力必須正比于它們的質量。這個力,我們稱之為引力。”
斯圖克萊是牛頓的好朋友,他所記述有關蘋果落地的故事比較完整,而且和格林、伏爾泰不同的是,斯圖克萊是直接從牛頓那兒引述的,而格林和伏爾泰則是從別人那里聽來的,這是科學史上第一次直接來自牛頓的蘋果落地故事。因此有很大的權威性。
牛頓的關于蘋果落地的故事是他晚年自己向人宣傳的,但奇怪的是,之前的50年間他卻從未對此有只言片語的提及。牛頓宣稱,早在1666年他在鄉下老家避疫的時候,就由看見蘋果落地而得到啟發,證明了引力平方反比定律。
然而仍然有不少疑點存在:為什么在牛頓生前沒有有關蘋果落地的故事?為什么牛頓本人沒有在公開場合說過這種故事?為什么當時的許多科學家或者牛頓的朋友都沒有聽過這種故事,而在牛頓逝世后才逐漸傳出來呢?所以其真實性值得分析研究。
事實上,早在牛頓之前,已有不少科學家研究引力問題。公元1625年,天文學家開普勒發現了行星三運動的定律,但是只對運動給出了簡單而準確的描述。對于什么原因使行星環繞太陽作橢圓軌道運動,他沒有作充分而有力的解釋。
開普勒僅指出,支配行星環繞太陽作橢圓軌道運動的力是來自太陽,并認為這個力隨距離的增加而減少。開普勒的見解已有一點萬有引力的觀念。他還認為太陽和行星之間也有引力,不然的話,地球上的海水豈不是會被月球吸走?只是開普勒忽略了伽利略關于物體具有慣性的見解,誤認為需要不斷地對運動物體施加推動力,才能使其保持運動。
荷蘭物理學家惠更斯于公元1659年,也就是牛頓發現蘋果落地傳說之前七年,也提出萬有引力概念。
牛頓臨終前曾經說過:“如果說我比笛卡兒看得遠一點,那是因為我站在巨人的肩上。”表示他不忘前人對他成果的貢獻。
總之,萬有引力定律的發現,無疑是在許多前人——哥白尼、伽利略、開卜勒、惠更斯、胡克等研究成果上,加上牛頓本人在天文學、變量數學等多方面研究的基礎上取得的成果。萬有引力定律觀念早在牛頓之前已有萌芽,故絕不是牛頓一人的功勞。
蘋果落地的故事,可能真有其事,也可能是虛構的。即使是真有其事,它也不過是一個偉大發現的標志而已,絕不能說牛頓是因為看到一個蘋果落地才想到萬有引力的定律。