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

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

视觉焦点

  • 做好应急抢险举措 应对台风“巴威”影响

  • 车手、蜂农与游客共赴一年花期之约

独家策划

推荐阅读
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
耄耋之年,她坐着轮椅来到采访室,一身深蓝素装,神情温和。她,就是“七一勋章”获得者、中国工程院院士、中南大学教授钟掘。1960年,钟掘毕业后来到岳麓山下的中南矿冶学院,一头扎进被人称作“傻大黑粗”的冶金机械行业。
2026-07-09 09:49
中国科协第十一次全国代表大会是在“十五五”开局之年召开的一次重要会议,是科协系统和广大科技工作者的一次盛会。实践充分证明,我国科技工作者始终胸怀祖国、服务人民、勇攀高峰、敢为人先,不愧为党和国家充分信赖的优秀队伍和建设科技强国的中坚力量。
2026-07-09 09:49
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
加载更多