点击右上角微信好友

朋友圈

点击浏览器下方“”分享微信好友Safari浏览器请点击“”按钮

正在阅读:牛顿的苹果 | ③胡克与牛顿的争论
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

牛顿的苹果 | ③胡克与牛顿的争论

来源:光明网2019-11-13 18:35

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  大家好,我是国家天文台的陈学雷,今天继续和大家讲述牛顿苹果的故事。

  在上一期我们介绍到牛顿完成了他的《自然哲学的数学原理》一书,实际上在1686年牛顿完成书之前,写第一卷时,哈雷在又一次的皇家学会的会议上对牛顿的研究进展做了介绍。这时胡克站出来指责牛顿剽窃了他的思想。

  胡克当时在皇家协会是一位很有地位的科学家,胡克声称万有引力与距离平方成反比的想法是他首先提出的。哈雷将这一情况告知了牛顿,这激怒了牛顿,牛顿一度声称他打算中断写作并撤回正在撰写的第三卷,在哈雷的劝说下他才最终完成了著作。

  胡克为何声称牛顿剽窃了他的思想呢?这缘于1679-1680年间胡克与牛顿之间的一次通信。

  先回顾一下两人在此之前交往的历史。1671年,牛顿还是默默无名,但因发明反射式望远镜而被皇家学会接纳为会员。1672年,他给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分解的著名实验,并提出了他的颜色理论和光的粒子假说。

  在当时,比牛顿名气大很多的胡克,他主张的是光是一种波,也没有仔细阅读和理解牛顿的论文,就很草率地写了一篇批评牛顿光学理论的文章,这件事儿令牛顿十分生气。因此牛顿花了很多时间写出了一篇反驳胡克的文章,由学会秘书奥登堡(Oldenburg)于1676年1月在皇家学会会议上公开宣读。牛顿的反驳是非常有道理的,把胡克的一些话驳倒了。

  由于奥登堡本来就与胡克关系不佳,胡克认为这是奥登堡故意挑拨二人的关系,因此他直接给牛顿写信,表达了和解的愿望。胡克的信写的很客气,牛顿在回信中也冠冕堂皇地说了一番学术至上、欢迎指正等等的客套话。

  牛顿经常被人引用的“假如我看得比别人远一些,是因为我站在巨人的肩上”其实就出现在这封回信中,这句话也不是牛顿的原创,是十二世纪哲学家查特斯(Bernard Chartres)的名言。这封信是不是像有的人猜想的那样,是牛顿对胡克的嘲讽?因为胡克是比较矮,比较驼背的。实际上这种猜测还是不太可能的。因为首先两人写信是在万有引力发现权进行争论之前、也是双方正想和好之时,不大可能如某些人猜测的那样是对胡克的嘲讽。

  而且实际上这段话的完整引用是这样的:“(在光学上)笛卡尔迈出了很好的一步,你(胡克)又在几个方面增补良多,特别是把薄膜颜色引入了哲学讨论。假如我看得比别人远一些,是因为我站在巨人的肩上。”这句话的意思是说在光学上,笛卡尔首先做出了一个很好的讨论,胡克又增加了很多新的内容,这明显是恭维胡克,希望抛开两人之前的学术观点之争而实现和解。

  这份信之后,两人的关系得到了一定的改善。后来又到了1679年,这时奥登堡已死,胡克当上了皇家学会秘书。他借着皇家学会秘书的工作职责包括了解会员的研究和意见,胡克主动给牛顿写了信,在信中列出了题材广泛的许多学术问题,来征求牛顿的意见。其中比较特别的是有一个对胡克自己的《证明地球运动的尝试》书中,关于行星运动是受一个随到太阳距离增大而减小的吸引力影响的学说的意见。这个学说就很类似后来万有引力的观点,所以我们说胡克确实也在这方面有所建树。

  牛顿在给胡克的回信中并没有一一答复胡克的问题,而是说自己很忙,没时间考虑哲学问题。牛顿性格不愿与人交往,在给人写信时经常说自己很忙,而且他是个很敏感的人,为了自己的面子也常故意表现得对很多问题没兴趣。按照牛顿后来的说法,他自己也觉得这样回复胡克未免有点简慢,因此他在信中又增加了一点内容。

  牛顿说既然胡克的著作《证明地球运动的尝试》,这本书的主题是证明地球绕太阳公转,并提出可以通过观测恒星一年中的视差变化来证明这个主题,后来的天文学家也确实是用这种方法进行证明的。于是牛顿就提出了一个证明地球自转的实验。

  在哥白尼地球运动学说刚提出的时候,人们的一个质疑是,如果地球是自西向东自转的,那么人跳起来后为什么还会落在原地,而不是落在起跳点的西面?当然,正如伽利略曾指出的,答案是人和地球是一起运动的。不过牛顿指出,如果从高处释放一个物体使其自由下落,由于高处转动的线速度实际上比低处要快,因此它其实会落在偏东一点的位置上,这可以作为地球自转的实验证明。

  虽然这个实验实际上不容易做,但理论上没有问题。不过,牛顿在讨论这个理论的时候,不知出于什么原因,随手画了一个假定地球不存在、物体穿过地面继续下落的图,好像地面不存在一样,其轨迹沿着一个螺旋线直到地球中心(图1),这是一个严重失误,立刻被胡克抓住了。

牛顿的苹果 | ③胡克与牛顿的争论

  图1:牛顿信中给出的螺旋线

  胡克回信提出落体应该类似行星,轨迹应该是一个椭圆(图2)。这也说明胡克当时对行星的运动有一个很好的理解。牛顿在第二封回信中承认轨迹确实不应该是螺旋,不过他指出在力是一个常数的情况下,形成的图形应该有很多瓣,不断旋转的线,类似图3。

牛顿的苹果 | ③胡克与牛顿的争论

  图2:胡克提出的椭圆线

牛顿的苹果 | ③胡克与牛顿的争论

  图3:牛顿讨论的常力作用下的运动轨迹

  胡克又回信说还是不对,他假定力应该反比于到中心距离的平方。这次牛顿没有再给胡克回信。所以后来胡克看到牛顿写了《原理》后,就指责牛顿剽窃,说牛顿引力的平方反比关系来自他自己,其依据就是这次通信。

  胡克与牛顿的这次通信发生在1679-1680年。显然,如果按苹果故事的说法,牛顿早在1666年就开始考虑引力并发现其与距离平方成反比,那么这就与胡克无关了。当然,也正是因为如此,有些人怀疑这个故事是牛顿为了证明自己的优先权而编造的。那到底是怎么样的呢?我们下一期继续聊。

  主讲人简介

  陈学雷, 中国科学院国家天文台研究员,主要从事暗物质、暗能量、星系大尺度结构等宇宙学研究。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 山东青岛:高速路口防疫忙

  • 绍兴"点对点"专列接务工人员返岗

独家策划

推荐阅读
非疫情防控重点地区开始实行差异化防控、精准防控。哪些省份已下调应急响应级别?如何落实分区分级精准复工复产?带你一图读懂。
2020-02-27 13:31
几十年来,研究人员一直在对原子和离子进行激光冷却实验,但迄今无人观察到两者在极低温度下的混合物。但此前的研究表明,电场会对原子—离子碰撞产生负面影响,使其发热,我们通过使用重离子镱和轻原子锂减轻了热效应。
2020-02-27 09:29
美国麻省理工学院(MIT)科学家在最新一期《细胞》杂志撰文称,他们新研制出的一种深度学习人工智能(AI),鉴定出一种全新抗生素。”  为寻找新型抗生素,研究团队开发出了一个神经网络模型,这是一种受大脑结构启发的AI算法,可逐个原子学习分子的结构特性。
2020-02-27 09:28
日本理化学研究所的一个研究小组开发出称为“RADICL-seq”(RNA And DNA Interacting Complexes Ligated And sequence)的方法,可在整个基因组中全面检测细胞核内RNA和基因组DNA(染色质)之间的相互作用。
2020-02-27 09:27
在实现优雅自然地行走这方面,机械足和机器人的表现一直不尽如人意,步态运动的协调性和机械足的灵巧度,也一直是业界难题。只有更好地理解人类在肢体动作中如鱼得水的真正原因,才有望实现更为流畅自如的机械运动,或许,机械的“生命”,就是从仿生开始的。
2020-02-27 09:27
几十年来,研究人员一直在对原子和离子进行激光冷却实验,但迄今无人观察到两者在极低温度下的混合物。但此前的研究表明,电场会对原子—离子碰撞产生负面影响,使其发热,我们通过使用重离子镱和轻原子锂减轻了热效应。
2020-02-27 09:26
近日,微软小冰团队公开了Avatar Framework首批限定测试用户体验片段。”  以暗恋过的初中同桌女生为原型,李博(化名)通过微软小冰人工智能框架创造的首批虚拟人为自己定制了AI女友小缃。
2020-02-27 09:25
2月25日上午,由河南省工信厅牵头组织技术人员支援的河南亿信医疗器械公司40条口罩生产线一次建成,全部满产后将使河南口罩日产能增加200万只以上。当天晚上,由中铁装备战略规划部部长桑应豪带领的14名技术骨干、由郑煤机“大国工匠”李向宾带领的12名技术骨干到达河南亿信医疗器械公司。
2020-02-27 09:24
在嫦娥四号着陆点附近,完整的月海玄武岩覆盖在月表以下大于40米的深度。
2020-02-27 08:01
2月26日,在山东省青岛市市北区一处集中隔离医学观察点,两台机器人“护工”正式上岗。图为在一处集中隔离医学观察点,医务人员为送餐机器人加装矿泉水,准备送到隔离房间。
2020-02-27 09:24
陶文铨跟孩子们分享西安交大当年的西迁历史,讲我国自主研发原子弹与氢弹的故事,讲核潜艇研制的艰难历程。王树国则嘱托,不要将疫情当成过眼云烟,青少年们也该从战“疫”中感悟到更多课本之外的东西。
2020-02-27 09:23
新冠肺炎疫情让“消毒”成为高频词汇,75%浓度的酒精、84消毒液、免洗洗手液等一度成为紧缺物资。李晋闽指出,深紫外LED在技术层面仍面临从核心材料到器件工艺的许多挑战,技术的突破和进步是市场发展的根基。
2020-02-27 09:23
生态环境部《指南》建议“各地可根据本地区情况,因地制宜选择肺炎疫情医疗废物应急处置技术路线”,同时推荐“宜采用高温焚烧方式处置”。欧阳一琼强调,新冠肺炎医废处置整体流程与普通医废相似,“但是对个人防护和收运环节的要求更加严格”。
2020-02-27 09:22
制定可食用动物白名单,既能避免一刀切,维护家禽家畜养殖者利益,也明确了禁食范围,让管理清晰明确、容易理解。禁食野生动物,是维护人类文明自身的需要,体现的是对生命的尊重,对自然的敬畏,是我国生态文明建设的题中应有之义。
2020-02-27 09:21
中国医学科学院北京协和医学院援鄂抗疫医疗检测队火速组成,吴晨带队,驰援一线。出发前,北京协和医学院党委书记吴沛新给吴晨下了命令:高质量完成检测任务,你怎么把队员带去武汉,就怎么把他们带回来。
2020-02-27 09:20
基于医疗影像大数据的人工智能设备,作为人工智能医疗版图中相对最成熟、落地最快的领域,在新冠肺炎疫情的防治中确实充当了排头兵。为了更好地释放数据效能,韩夏表示:“下一步要会同多部门,加强数据信息共享,通过多渠道、多种类、多维度数据的整合,提升大数据技术支撑疫情防控的能力水平。
2020-02-27 09:20
人类的历史是一部与疾病包括病毒斗争的历史,远的例如天花病毒,近的包括脊髓灰质炎病毒,我们人类都最终战胜了这些极其可怕的病毒。总之,病毒颗粒感染机体后,体内可产生针对病毒蛋白质的多种不同的抗体,但大多数抗体其实没有抗病毒的作用,只有识别病毒颗粒表面蛋白质的抗体,才可能有抗病毒作用。
2020-02-27 09:14
日前,天津大学张雷教授团队成功开发出新型蚕丝,使天然蚕丝具备优异抗菌性能,有望在生物医疗领域发挥重要应用价值。天津大学张雷教授团队用一系列不同粒径的纳米银颗粒喂食家蚕,研究纳米银颗粒在家蚕不同器官中的分布、积累情况。
2020-02-26 09:25
记者近日从香港城市大学获悉,由该校学者领导的研究团队,成功研发出一款新型液滴式发电机。“我们的研究显示,一滴100微升的水滴由15厘米的高度滴下,可产生超过140伏特电压,发电机产生的电能足以点亮100盏小LED灯。
2020-02-26 09:24
记者在采访中了解到,青海回答研究管护生态的必答题时,运用的仍然是科技利器及创新成果落地应用。今日青海,一系列行之有效的举措全面推进,青海正用实际行动留住蓝天绿水和青山,用科技成果夯实百姓幸福的基石。
2020-02-26 09:24
加载更多