夜航船

牛顿的苹果掩盖了二十多年的推演

曹天元在《上帝掷骰子吗》里没有简单否认苹果故事。牛顿晚年确实向几位熟人讲过这件事,那棵树的来历也留下了不少记录。书中真正反对的是把 1666 年的一个念头直接写成万有引力定律的完成时刻。

按书中采用的断代,苹果可能勾起了牛顿对引力的思考,平方反比定律的证明却要等到 1684 年,万有引力定律的普遍形式又晚了一两年。离心力、向心力和平方反比关系之间的推演都被删掉以后,二十多年的工作只剩一声苹果落地。这和 从结果重新安排起点 很相似。人已经知道终点,早期发生过的一个场景便显得像全部答案。这些断代和苹果树的资料目前只保留了曹天元的转述,尚未另行核对史料。

科学史上的神话 里,苹果故事的特别之处也许正是它并非全然虚构。一个可能真实发生过的细节,被赋予了远超过它证明能力的分量。

1666年,牛顿在家乡躲避瘟疫的时候,偶尔看到一个苹果落到地上,于是引发了他的思考,最终得出了万有引力理论。这是真的吗?它有多少可信度?它背后隐藏了一些什么样的内容呢? 这棵苹果树在历史上倒真是存在的,牛顿的朋友们如W. Stukeley等都曾经提到过。直到1814年,牛顿的传记作者布鲁斯特(David Brewster)还亲眼见到了它,只不过已经严重腐朽了。这棵神奇的树终于在1820年的一次暴风雨中被摧倒,有一段树干至今保存在剑桥大学三一学院博物馆,但它的子嗣依然繁衍不息:人们从它身上剪下枝条,嫁接到Brownlow勋爵的一些树上。在以后的岁月里,它被送到世界各地生根发芽,仍然结出被称为“肯特郡之花”的一种烹饪苹果。它的名气历经3个多世纪而始终不衰,当印度普恩天文研究院里的一个分枝真的结出两个苹果的时候,人们甚至不远从300公里以外赶来参观朝圣。 1998年,约克大学的Richard Keesing在《当代物理》(Contemporary Physics)杂志上撰文,宣称通过仔细的考证比较,在牛顿的家乡林肯郡沃尔索普找到了当年那棵苹果树的遗址。令人惊奇的是,通过与当年样本的遗传基因比对,现在的这棵树很可能就是当年残留的老根上抽出的新芽!换句话说,牛顿的苹果树仍未死去,至今已有350多岁! 苹果传奇的主要推动者当然要属伏尔泰(Voltaire)和格林(Robert Greene),两人在1727年的著作中不约而同记述了这一故事。不过追根溯源,伏尔泰是从对牛顿侄女康杜伊特(C. Conduitt)的访问中了解这个情况的。格林的来源则是福尔克斯(Martin Folkes),他是当时皇家学会的副主席,牛顿的好友。牛顿的另一个朋友斯图克雷(W. Stukeley)也记述了他和牛顿一起喝茶时的情景,当时牛顿告诉他,正是当年一个苹果的落地勾起了他对于引力的看法。而牛顿侄女的丈夫J. Conduitt也多次提到这个故事。然而不管怎么样,最终的源头都还是来自牛顿自己之口:看起来,牛顿在晚年曾向多个人(至少4个以上)讲起过这个事情。可值得玩味的是,为什么牛顿在50多年中从未提及此事,但到了1720年后,他却突然不厌其烦地到处宣扬起来了呢? 作为后世人的我们,恐怕永远也无从知晓牛顿是否真的亲眼目睹了一个苹果的落地,而这本身也并不重要。我们所感兴趣的是,这个故事的背后究竟包含了一些什么东西。对于牛顿时代的人们来说,苹果作为《圣经》里伊甸园的智慧之果,其象征意义是不言而喻的。由“苹果落地”而发现宇宙的奥妙,这里面就包含了强烈的冥冥中获得天启的意味,使得牛顿的形象进一步得到神化。 结合各种史料来看,目前学界普遍认为牛顿证明ISL平方反比定律只能在1684年,也就是他写《论运动》的时候才最终实现。而万有引力定律的普遍形式则更要推迟到1685-1686年。苹果的神话往往给我们这样的错觉:一时灵感是如何在瞬间成就了不世出的天才。可实际上,万有引力定律的思想根源有着明确而漫长的艰难轨迹:从离心力概念到平方反比思想,再发展出离心力定律然后往向心力定律转变,这才能得出平方反比定律,而最后归结为万有引力定律的最终形式。这个链条中缺失了任何一环都是无法想象的。牛顿在无数前人的基础和同时代人的帮助下,经过20多年的不懈探索才最终完成了这一伟大发现,如果用一个苹果来概括这一切,未免也是对科学的大不敬吧?

——收入 书架 · 思维模型