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牛顿与胡克的战争
2022-09-23

作者:江晓原 摘自:读者

牛顿与莱布尼茨关于微积分发明权的争执广为人知,其实从现有材料来看,曾经在心理和情绪上给牛顿造成伤害的人,并不是和他争执多年的莱布尼茨,而是他的同胞、他在英国皇家学会的同事胡克。最让牛顿受伤的人

今天一说起牛顿,公众首先想到的就是他的万有引力理论,然而当初牛顿最看重的却是自己的光学发现和理论。其实从古希腊的托勒密,到中世纪阿拉伯的天文学家,再到文艺复兴后期的开普勒,都对光学极为重视,牛顿在这一点上仍然和自古以来的传统保持着一致。

牛顿在1672年2月号的《皇家学会哲学通报》上发表了关于光学的稿件,这份稿件后来通常被称为《光与色的理论》。当时的皇家学会实验主任胡克,没把牛顿这个刚刚当选皇家学会会员的29岁年轻人太当回事,他在没有认真研读领会牛顿文章的情况下(据他自己说看了3个小时),就对《光与色的理论》发表了草率的评论,他在提交的报告中说,牛顿所陈述的现象“已被测试过千百遍”,而牛顿用来解释光的颜色的假说是不能成立的。牛顿相信光是粒子,但在这篇稿件中,确有混淆“假说”与“得到实验确认的理论”之嫌,胡克抓住这点瑕疵,就对牛顿的工作大加贬抑。

胡克不负责任的评论让牛顿非常生气——据说他是“因为被人捉到毛病而生气”。牛顿是个内向的人,刚当选皇家学会会员,作为新人在科学界初试啼声,就遭到胡克兜头泼来冷水,确实大受打击。在1672年12月5日给皇家学会秘书奥登伯格的信中,牛顿幽怨地说:“我已经受够了,因此决定今后只关心自己,不再关心促进哲学计划的实现。”有些研究者相信,牛顿当时不愿发表他在微积分方面的发现,也与此有关。而次年,当他得知起先赞成他的光学理论的大权威惠更斯也站到胡克阵线否定自己时,更是心灰意冷,竟致信奥登伯格,表示打算退出皇家学会。飞扬轻佻的胡克其人

胡克生于1635年,长牛顿8岁。他出身贫寒,13岁那年父亲上吊自杀。胡克有绘画天分,遂前往伦敦学画,得到画家赏识,入牛津基督教会学院,受到了很好的教育。大学毕业后,胡克进入玻意耳实验室任助理,由此结识了皇家学会的许多早期会员,他本人也得以跻身皇家学会原始会员之列。

皇家学会成立于1660年,因为玻意耳的关系,胡克自1662年起担任皇家学会实验主任,可谓“出道”甚早。到牛顿当选皇家学会会员那年,胡克已经担任此职10年之久。近年的研究表明,胡克是皇家学会原始会员中最活跃的人,例如在1663~1664年间的52次学会会议中,胡克出席了47次。

胡克有成名作《显微制图》,书中不止论述了显微技术,还有关于光的一些原始理论。这当然和他的绘画才能以及在显微技术上的研究有关,同时也仍然有着前面所述自古以来重视光学的传统的影子。牛顿曾细读此书,据说私下里十分肯定这部著作。

但要说到为人,胡克和牛顿则大相径庭。牛顿性格内向,不近女色,宁愿在书斋里思索和做实验,研究他的光学、炼金术、万有引力等等。胡克却飞扬轻佻、嚣张高调,喜欢在咖啡馆里高谈阔论,身边还经常有情妇陪伴。胡克也是非常聪明的人,虽然在许多事情上浅尝辄止,但涉猎广泛,也算成就颇多。

牛顿虽因自己的光学理论被胡克否定而很受伤,但他仍然起身为自己辩护。他写了反驳文章在皇家学会会议上宣读,胡克出席了会议,牛顿的反驳让他无言以对。这次会议的记录发表在《皇家学会哲学通报》上。学会还做出决议,责成胡克重新评价牛顿的理论,并实施牛顿所说的实验,以验证牛顿的光学理论是否正确;还要求胡克尽快提交报告。考虑到胡克担任皇家学会的实验主任,这对他来说确实责无旁贷。

1675年12月,牛顿又向皇家学会提交了两篇光学论文:《解释光的性质的假说》和《论观测》,他与胡克的争端再次开启。胡克说牛顿从《显微制图》中获得了灵感,提出的理论却是错误的。但胡克不得不执行皇家学会4年前的决议,1676年4月27日,他在学会当众演示了牛顿《光与色的理论》中的实验,证明牛顿的理论是正确的。这样用实验来定理论的真伪,被牛顿称为“实验的十字架”。站在巨人的肩膀上

胡克和牛顿还在万有引力问题上有争端。万有引力理论当然有一个形成和完善的过程,有些人认为,胡克在万有引力理论的确立过程中有过贡献,但这种观点远未成为科学史上的共识。此事的梗概如下。

在牛顿《自然哲学之数学原理》问世之前的十来年间,胡克也对行星运动理论产生了兴趣。1679年,他曾致信牛顿,企图重建友好关系,并征求牛顿对行星运动的看法。牛顿礼节性地回了信,信中谈论了一点关于重力作用下物体运行轨道的内容。不幸的是,牛頓信中谈的这部分有错误,而胡克用他的小聪明敏锐地发现了这一点,于是就在皇家学会会议上公开了牛顿的信,并且耀武扬威地指出牛顿的错误。

牛顿受此羞辱,仍很克制地给胡克回了信,承认了自己的错误。然而再次不幸的是,牛顿这封信的论述中又有错误,而且又被胡克看出来了。胡克故技重演,再次在皇家学会会议上公开牛顿给他的复信,并且又对牛顿的错误大张旗鼓地谈论了一番。按照牛顿研究权威怀特的意见,胡克虽然发现了牛顿的错误,甚至还凭小聪明猜到了正确答案,但他完全没有能力从数学上证明自己的猜测。

虽然胡克以擅自公开他和牛顿的私人通信来博取声誉、诋毁同行,纯属小人行径,但他对牛顿的羞辱从客观效果上来说,对牛顿还是有所启发和帮助的。当1687年《自然哲学之数学原理》问世时,一切错误都已纠正,并且给出了完美的数学证明。

“假如我看得比较远,那是因为我站在巨人的肩膀上”,这是牛顿的名言,语出1676年2月5日牛顿致胡克的信中。在主流的科学史读物中,通常从正面来理解这句话。但富有八卦情怀的科学史研究者则比较喜欢将这句话解释成牛顿对胡克的讽刺,因为胡克个子矮小,而且驼背,其貌不扬。有考据癖的研究者还补充论证了牛顿写这封信之前确实已见过胡克本人——牛顿当选了皇家学会会员却很少出席学会会议,而他1675年2月18日第一次出席会议时,几乎逢会必到的胡克确实在场。

1703年发生了三件事:胡克去世、牛顿当选皇家学会会长、皇家学会迁往新址。新会长,新会址,新气象,但学会仅有的一幅胡克画像在搬迁中丢失了。

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