国产 色情 牛顿晚年千里迷于神学50余年？真相你饱和假想不到！他到底发现了什么？

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01

胡克与牛顿的争论

1686 年，牛顿撰写《旨趣》第一卷时，哈雷在一次英国皇家学会的会议上对牛顿的酌量进展作念了先容。这时胡克站出来责问牛顿剽窃了他的想想。

胡克其时在英国皇家学会是一位很有地位的科学家，胡克宣称引力与距离的平方成反比的想法是他起先建议的。哈雷将这一情况奉告了牛顿，这激愤了牛顿，牛顿一度宣称他筹办中断写稿并猬缩正在撰写的第三卷，在哈雷的劝说下他才最终完成了著述。

胡克为何宣称牛顿剽窃了他的想想呢？这源于 1679 ～ 1680 年胡克与牛顿的一次通讯。

咱们先总结一下两东说念主在此之赶赴还的历史。1671 年，牛顿还无人问津，但因发明反射式千里镜而被英国皇家学会汲取为会员。1672 年，他给英国皇家学会寄去了一篇他的光学论文，其中给出了用三棱镜将白光理解的著明现实，并建议了他的隐痛表面和光的粒子假说。

其时，胡克比牛顿名气大许多，他主张光是一种波，也莫得仔细阅读和意会牛顿的论文，就很削弱地写了一篇品评牛顿光学表面的文章，这件事令牛顿十分不满。因此牛顿花了很永劫刻写出一篇反驳胡克的文章，由英国皇家学会通知奥尔登堡（Oldenburg）于 1676 年 1 月在英国皇家学会会议上公开宣读。

牛顿的反驳尽头有利思意思，把胡克的一些话挑剔了。

由于奥尔登堡本来就与胡克关系欠安，胡克认为这是奥尔登堡有利挑拨二东说念主的关系，因此他径直给牛顿写信，抒发了息争的愿望。胡克的信写得很客气，牛顿在回音中也堂王冠冕地说了一番“学术至上”“迎接指正”等客套话。

牛顿频繁被东说念主援用的“假如我看得比别东说念主远一些，是因为我站在巨东说念主的肩上”其实就出现时这封回音中，这句话也不是牛顿的原创，而是 12 世纪形而上学家沙特尔的贝尔纳（Bernard of Chartres）的名言。这封信是不是像有的东说念主猜度的那样，是牛顿对胡克的嘲讽？因为胡克比拟矮，还有些驼背。实质上国产 色情这种臆想是不太可能的。因为两东说念主写信是在发生万有引力优先权的争论之前，亦然双正大想和好之时，是以这封信不大可能如某些东说念主臆想的那样，是对胡克的嘲讽。

这句话的完整援用实质上是这么的：“（在光学上）笛卡儿迈出了很好的一步，你（胡克）又在几个方面增补良多，罕见是把薄膜心思引入了形而上学酌量。假如我看得比别东说念主远一些，是因为我站在巨东说念主的肩上。”这段话的意旨真义是说在光学上，笛卡儿起先作念出了一个很好的酌量，胡克又加多了许多新的内容，这昭着是助威胡克，但愿抛开两东说念主之前的学术不雅点之争而兑现息争。

这封信之后，两东说念主的关系获取了一定的改善。到了 1679 年，这时奥尔登堡已死，胡克当上了英国皇家学会通知。皇家学会通知的责任职责包括了解会员的酌量和意见，胡克借此主动给牛顿写了信，在信中列出了题材平淡的许多学术问题，来征求牛顿的意见。其中比拟罕见的一个问题是，对胡克的《证明注解地球畅通的尝试》一书中对于行星畅通受一个随与太阳距离增大而减小的诱骗力影响的学说的意见。这个学说肖似于其后万有引力的不雅点，是以咱们说胡克照实也在这方面有所建立。

牛顿在给胡克的回音中并莫得逐个复兴胡克的问题，而是说我方很忙，没时刻酌量形而上学问题。牛顿不肯与东说念主来回，在给东说念主写信时频繁说我方很忙，而且他是个很明锐的东说念主，为了我方的顺眼常有利暴露得对许多问题没兴致。按照牛顿其后的说法，他我方也以为这么回复胡克不免有点儿简慢，因此他在信中又加多了少许儿内容。

牛顿说，既然胡克的著述《证明注解地球畅通的尝试》的主题是证明注解地球绕太阳公转，并建议不错通过不雅测恒星一年中的视差变化来证明注解这个主题（其后的天文体家也照实是用这种模范进行证明注解的），于是牛顿就建议了一个证明注解地球自转的现实。

在哥白尼地球畅通学说刚建议的时候，东说念主们质疑，如果地球是自西向东自转的，那么东说念主跳起来后为什么还会落在原地，而不是落在起跳点的西面？天然，正如伽利略曾指出的，东说念主和地球是悉数畅通的。不外牛顿指出，如果从高处开释一个物体使其解放下降，由于物体在高处动弹的线速率实质上比低处要大，因此它其实会落在偏东少许儿的位置上，这不错算作地球自转的现实证明注解。

天然这个现实实质上隔断易作念，但表面上莫得问题。不外，牛顿在酌量这个表面的时候，不知出于什么原因，顺手画了一个假设地球不存在、物体穿过大地连接下降的图，好像大地不存在相似，其轨迹沿着一条螺旋线直到地球中心（图 4），这是一个严重错误，坐窝被胡克收拢了。

胡克回音建议落体应该肖似行星，轨迹应该是一个椭圆（图 5）。

这也证明胡克其时对行星的畅通有一个很好的意会。牛顿在第二封回音中承认轨迹照实不应该是螺旋线，不外他指出在力是一个常数的情况下，酿成的图形应该有许多瓣，组成不断旋转的线（图 6）。

胡克又回音说如故永别，他假设力应该与中心距离的平方成反比。此次牛顿莫得再给胡克回音。是以其后胡克看到牛顿写了《旨趣》后，就责问牛顿剽窃，说引力的平方反比关系来自胡克我方，其依据等于此次通讯。胡克与牛顿的此次通讯发生在 1679 ～1680 年。昭彰，如果按苹果的故事的说法，牛顿早在 1666 年就初始想考引力并发现其与距离的平方成反比，那么这一发现就与胡克无关了。天然，也恰是因为如斯，有些东说念主怀疑这个故事是牛顿为了证明注解我方的优先权而捏造的。那事实到底是若何样的呢？

02

重力办法的建议和酿成

实质上，牛顿在我方的著述中并莫得提到苹果，但他果然提到早在 17 世纪 60 年代他就推导出了平方反比关系，并酌量了地球上的重力是否会蔓延到月球，还进行了验算。是以牛顿并不认为我方受到了胡克的启发。牛顿说的对永别？他是字据什么进行分析的呢？

实质上，这个计算在《旨趣》的第三卷中也给出了，字据圆周畅通向心加快度的公式，然后借助开普勒第三定律，就不错推导出力的平方反比关系。

如何验证这一关系呢？一方面，其时天文体家仍是知说念月球与地心的距离是大致 60 个地球半径，因此地球名义重力加快度应该是月球轨说念向心加快度的3600 倍，这个加快度不错字据地球到月球的距离和月球绕地球旋转的周期（一个月）求出来；另一方面，地球名义的重力加快度也不错使用单摆测量出来，与上述数值进行比拟。

牛顿《旨趣》第三版的编者亨利·彭伯顿（Henry Pemberton）、牛顿在剑桥大学卢卡斯数学讲授席位的继任者威廉·惠斯顿（William Whiston）以及伏尔泰等东说念主，在他们对于《旨趣》的世俗著述中齐说，由于其时所知的地球半径不准确，实测的重力加快度是 4000 倍，与 3600 倍接近，但并不完全合适。按照他们的说法，牛顿因此莫得立即发表我方的这一表面，并怀疑月球的畅通还受到其他力的作用，或者如同笛卡儿所说的那样，随漩涡畅通。

其后，法国天文体家让·皮卡尔（Jean Picard）测出了比拟准确的地球半径，两个数值就合适得很好了，牛顿在他的《旨趣》中选拔了这个新的测量值。

此后，许多物理学教科书相持了这一说法，举例《费曼物理学教材》（卷 1，7-4）就将之算作宠爱精密现实数据的科学立场的一个例子。不外，频年来出书的物理学教科书大多删除了此种说法。这主若是因为当代的历史学家们通过对牛顿手稿的酌量得出了新的论断。

今东说念主能字据牛顿的手稿对他的想想演化历程进行深化的酌量，起先要归功于牛顿本东说念主。牛顿可爱通过记详确的札记进行学习和酌量，算作齐全主义者，他总会修改、重写我方的论文，是以常常留住吞并著述的多个版块，而且这些文稿莫得被他丢弃，从而保留了下来，使东说念主们不错了解其想想的演化历程。

其次，这也多亏了康杜特夫人。牛顿示寂的时候，承袭其遗产的大部分支属莫得受过耕作，他们主要热心牛顿手稿中那些近乎完成、省略出书的部分，但愿通过出书这些手稿分到少许儿版税。康杜特夫人则意志到牛顿手稿的强大历史价值，因此他们小心肠把包括计算厕纸在内的全部手稿保存下来，并传给了后东说念主。

由于大部分的牛顿手稿并未表明日历，因此只可字据其内容和字迹推断出大致的年代。东说念主们在牛顿 17 世纪 60 年代的手稿中果然找到了几篇干系的文稿，牛顿在其中获胜地推导出圆周畅通的公式。

这个圆周畅通的公式其时还莫得发表过，其后荷兰科学家惠更斯初度将其公开发表，然而牛顿是零丁获取这一后果的。牛顿也果然进行了上述月球与地球的比拟演算，况兼正如东说念主们所说的，两个数值不符的原因照实是其时选拔的地球半径不准确。此外，牛顿还演算了各行星与太阳距离的变化。这些齐验证了牛顿从那时起就初始酌量重力的说法。

然而历史学家同期也发现，在 17 世纪 60 年代，牛顿的不雅念如故比拟错乱的。其时，针对直线畅通，伽利略和笛卡儿仍是表述了肖似咱们今天说的惯性定律的内容，即未受力的物体不错保持匀速畅通。致使，伽利略还分析了抛体畅通，发现斜抛物体的畅通不错理解为水平办法的匀速直线畅通和垂直办法的匀加快畅通。

然而对于圆周畅通，其时东说念主们的办法并不是很线路，而且存在一些弊端。从教会可知，当东说念主们用手挥动一个铁锤的时候，会感到需要使劲收拢铁锤，不然它就会出手飞出，这被其时的东说念主们视为物体作念圆周畅通时的一种沿着切线办法的离心趋势（conatus）。牛顿计算的亦然这种离心趋势的大小，他其时使用的等于 conatus 这个词。至于咱们现时认为物体作念圆周畅通所需要的向心力（centripetal force），是在牛顿其后的著述，罕见是《旨趣》中才线路弘扬的。

因此，当代的历史学家们认为，牛顿的这些手稿表明，尽管其中的公式在景观上与他其后在《旨趣》中所给出的肖似，但他在 17 世纪 60 年代还莫得酿成其后所说的万有引力办法。

其时的东说念主们，包括牛顿，齐主要受到笛卡儿形而上学的影响。牛顿参预剑桥大学念书时，他学习的圭臬课程如故经院形而上学，但牛顿不久后就初始我方阅读笛卡儿著述，并从中学习了数学和科学学问。

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笛卡儿派的天然形而上学称为机械论形而上学（mechanical philosophy）。笛卡儿谨防到了物体的畅通守恒，即咱们今天所说的动量守恒，他主张物资通过相互构兵而相互影响和改变畅通状况。他认为天下中莫得真空，到处齐充满了物资，莫得不含物资的空间，尽头肖似于东说念主们其后所说的以太。笛卡儿认为这些以太的漩涡驱动行星动弹。在这么一种表面中，并莫得线路地酿成“力”的办法。实质上，其时“力”这个词还莫得今天这种线路的界说，只具有东说念主们日常生计中使用的费解含义。

直 到 撰 写《原 理 》 的 时 候， 牛 顿 在 其 拉 丁 文 原 文 中 也 用 了 惯 力（visinertiae）这个词，其意为保持物体畅通状况不变的“内在力”，天然今天东说念主们一般齐只说惯性（inertia）而不再说惯力了。致使，《旨趣》长期流行的英文版，即莫特（Motte）与卡乔里（Cajori）的英译版就干脆将其翻译为惯性（inertia），而莫得翻译为惯力（force of inertia）。在科恩（Cohen）与惠特曼（Whitman）版《旨趣》中，为了原汁原味地保留拉丁文版的历史风貌才又规复翻译为惯力（force of inertia）。其历史原因可能是牛顿其时未能酿成对圆周畅通中物体受力的线路办法。

即便如斯，我我方对这种说法如故有些猜忌。牛顿昭彰意志到，守护月球绕地球旋转，需要某种指向地球中心办法的东西，也等于使苹果下降的力。

算作只是自学两年就能完全掌捏其时通盘的数学并发明微积分的天才，为什么会就这个问题长期停留于一种费解而弊端的办法呢？这殊不成解。

不管如何，当代历史学家们认为在 17 世纪 60 年代，牛顿还未信得过酿成引力的办法。那么，牛顿最终若何酿成了他在《旨趣》中给出的，也等于咱们在经典物理中学习的力的不雅念呢？按照历史学家们的考据，牛顿的想路受到了两方面的影响：真金不怕火金术和胡克。

03

真金不怕火金术匡助牛顿雄厚“力”

咱们常常读到一种说法，即牛顿晚年千里迷于神学和真金不怕火金术，因此未能在数学和科学上作念出更多新的发现。实质上这种说法并不准确，因为牛顿并非晚年才千里迷于神学和真金不怕火金术。无意相背，他对这二者产生兴致并不晚于数学和天然科学，而且实质上，他在晚年已住手了对真金不怕火金术的酌量。只不外，牛顿对我方在这些方面的酌量一直秘而不宣。对于牛顿对神学的酌量，咱们暂且不提，这里粗浅说一下真金不怕火金术。

牛顿热衷于化学或真金不怕火金术现实是其时的东说念主就知说念的，不外东说念主们并不线路他酌量的内容。20 世纪 20 年代，牛顿的手稿被康杜特夫人的后东说念主拍卖，著明经济学家约翰·梅纳德·凯恩斯（John Maynard Keynes）发奋购买了其中一部分，发现其中包含了大宗真金不怕火金术的内容（图 7），这时牛顿的这些酌量才为东说念主所知。

在今天咱们仍是了解了物资的原子结构的情况下，真金不怕火金术被视为一种伪科学。不外在牛顿的时期，这并不是一目了然的。其时，真金不怕火金术（alchemy）与化学（chemistry）刚刚分离开来，二者的许多时间齐如故肖似的。一些化学家，如罗伯特·波意耳（Robert Boyle），也在老例化学酌量除外连接从事真金不怕火金术。

不外，即便在其时，真金不怕火金术与老例化学也有两方面的不同。一是其时的真金不怕火金方士们齐很高明，他们在相互来回或者发表著述时频繁使用化名。牛顿与一些东说念主进行过高明的会面，东说念主们认为可能等于与某些真金不怕火金方士再会，但现时仍不线路他们究竟是谁。

二是真金不怕火金术有一整套高明而复杂的术语和表面体系。比如太阳代表金，月代表银，水星代表水银，金星代表锑，火星代表铁，木星代表锡，土星代表铅，星代表氯化铵，等等。这些齐是比拟容易意会的，还有许多更难意会的东西。真金不怕火金术的那些化学响应也被真金不怕火金方士用一整套高明的旨趣加以解释。

比如有一段典型的真金不怕火金术态状（取自牛顿手稿）如下：“对于镁或者绿狮子，也被叫作普罗米修斯或者变色龙。也叫双性东说念主，以及处女翡翠土。太阳之光从未能映照到它，尽管太阳是父亲而月亮是母亲。普通水银，天之甘霖不错使土艰深，硝石更佳。它是土星属的。”全球可能每个词齐明白，却不解白整段话说的是什么。这段话实质上态状的可能是一个化学响应。

趁便说一件意思意思的事：微积分的另一位发明者莱布尼茨早年曾经对真金不怕火金术产生兴致，他在读了一通真金不怕火金术著述后无法意会，于是幽默了一把，效法真金不怕火金方士们著述的格颐养术语，给当地（德国纽伦堡）的真金不怕火金方士协会写了一封信，后果竟被当成了群众而被聘为协会通知。

牛顿为什么要去从事真金不怕火金术？他酌量真金不怕火金术不是为了发大财，而是把真金不怕火金术视为对大天然的高明规则的探索。凯恩斯有一句频繁被援用的话：“牛顿不是感性时期的第一东说念主，他是临了一个巫师。”

但牛顿酌量真金不怕火金术的格调其实并不像巫师，而是与他酌量别的学问的款式相似：尽头系统化和科学化。牛顿买来了多样能征集到的真金不怕火金术文件大全和秘密，按照他我方的意会制作了一套索引，或者说一册真金不怕火金术辞典，把真金不怕火金术内部的多样办法和问题比物丑类列出，然后把多样著述中接洽的论说按这些条件纲领下来，许多条件有多达几十条不同著述的纲领。

同期，牛顿不完全敬佩这些著述，而是我方入手作念现实，他购买和制作了许多现实开荒，而且尝试了多样不同的配方比例，这些也齐被他逐个纪录在案。

当其他学者想就数学、天然形而上学等问题与牛顿相易或商榷时，牛顿常常暗示我方的兴致已转到化学上，莫得兴致酌量数学和形而上学，也频繁有信不回。牛顿很可能是历史上对真金不怕火金术酌量最深、最广的东说念主。但缺憾的是，这是一个死巷子，即使以牛顿的天才和笨重也船到急时抱佛脚迟，他什么也没发现。

不外，真金不怕火金术对牛顿的一个影响，是促使他舍弃了笛卡儿式的机械论形而上学。

字据酌量牛顿手稿的历史学家的分析，尽管此时他撰写的天然形而上学论文中并未径直说起真金不怕火金术，然而从其用语中仍不错看出牛顿受到了真金不怕火金术想想的影响，真金不怕火金术中物资高明的相互作用使牛顿给与了物资之间存在诱骗力的不雅念，并把“力”的办法放在天然形而上学更为中心的位置。

04

牛顿与胡克

胡克在其 1674 年的书以及 1679 ～ 1680 年与牛顿的通讯中所弘扬的一些不雅念，很肖似于最终的万有引力表面，对牛顿也有很昭着的影响。应该说，胡克对于万有引力的发现照实是有所孝敬的。

实质上，胡克对牛顿最进攻的影响，可能是使牛顿再行想考圆周畅通，发现了底本办法的弊端，并最终酿成了向心力导致圆周畅通的这一正确解释。而一朝克服了领先的弊端不雅念，牛顿的数学天才就证实出来，使他很快建设了正确的天膂力学表面。

另外，即使在《旨趣》撰写之前，牛顿以及雷恩、哈雷等东说念主齐很天然地产生或给与了行星受到太阳的引力作用的想法。此其后欧洲大陆的许多形而上学家，如惠更斯、莱布尼茨等东说念主齐以为这种“超距作用”的不雅念颇难给与，这就怕与胡克的著述不无关系。

牛顿在与哈雷的通讯中也承认，他是在与胡克通讯之后，才计算了行星的轨说念并得出了这些轨说念是椭圆的论断。缺憾的是，胡克尽头削弱地公开责问牛顿剽窃，况兼他似乎不线路我方对牛顿的信得过影响在那儿，而是罕见强调了引力的平方反比景观来自他我方，这理所天然地遭到了牛顿的反驳。

实质上，之前许多东说念主齐猜度过平方反比定律，而且正如牛顿的手稿所表明的，他我方也早就获取过平方反比的后果，在这方面他照实不需要胡克。尽管如斯，牛顿在《旨趣》第三卷中如故提到哈雷、雷恩和胡克齐建议了引力与距离的平方成反比的想法。

牛顿的《旨趣》一书不仅给出了畅通定律和万有引力定律，还发展了流膂力学表面，论证了笛卡儿漩涡不成能欢畅行星的开普勒畅通定律。他不仅从行星畅通的开普勒定律导出了行星受到的力来自太阳并欢畅平方反比关系，解释了大行星、木星和土星的卫星、月球、彗星等的畅通，还发展了初步的微扰表面，省略更精准地揣度行星轨迹。他还给出了对于潮汐、地球的景观、地球极轴进动等的定量表面。

1687 年，《旨趣》最终在哈雷的努力下得以出书，成为近代科学革掷中的里程碑。

总之，从历史文件来看，牛顿照真实看到苹果下降后受到启发，初始想考重力与月球及行星畅通的关系，最终发现了万有引力。天然，这一历程并非一蹴而就，而是不时了大致二十年，而且在此历程中，牛顿也受到了胡克等东说念主的影响。

是以，这个故事是真实的，但它并不是一个粗浅的故事。完整的苹果的故事其实很好地展示了科学编削的历程，尽头值得向群众呈文。

长尾君 著

清华大学出书社