「如果我能看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上。」這句話是由頭上被砸蘋果的著名的物理學家牛頓說的,這是牛頓寫給胡克(史上第一次成功觀察細胞的人)的信中所出現的一句話,之後就被世人廣泛流傳。
這句話其實是牛頓為了嘲諷胡克,在給胡克的回信中說了這麼一句話:「如果我能看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上。」
其中的潛臺詞是,「我的成就,與你胡克這個駝背的矮子無關!」這句話其實是一種諷刺的話,但後來這句常用來謙遜。
那麼兩大科學上的巨匠有什麼深仇大恨呢?導致牛頓會說這樣諷刺的話呢?
這要從牛頓小時候說起,1643年1月4日,艾薩克·牛頓出生於英格蘭林肯郡鄉下的一個小村落伍爾索普村的伍爾索普莊園。而不幸的是牛頓出生前三個月,他同樣名為艾薩克的父親才剛去世。
又由於他是早產兒,新生的牛頓十分瘦小;據傳聞,他的母親漢娜·艾斯庫說,牛頓剛出生時小得可以把他裝進一夸脫的馬克杯中。可見早產的牛頓又多麼的弱小,但這絲毫不影響他成為科學巨匠。
當牛頓3歲時,他的母親改嫁給了一位牧師,而把牛頓託付給了他的外祖母瑪傑裡·艾斯庫。年幼的牛頓不喜歡他的繼父,並因母親改嫁的事而對母親持有一些敵意,牛頓甚至曾經寫下:「威脅我的繼父與生母,要把他們連同房子一齊燒掉。」
少年時的牛頓並不是神童,他成績一般,但他喜歡讀書,喜歡看一些介紹各種簡單機械模型製作方法的讀物,並從中受到啟發,自己動手製作些奇奇怪怪的小玩意,如風車、木鐘、摺疊式提燈等等。
1661年6月3日,牛頓在18歲的時候考上了劍橋大學的三一學院。在那時,該學院的教學基於亞里斯多德的學說,但牛頓更喜歡閱讀一些笛卡爾等現代哲學家以及伽利略、哥白尼和克卜勒等天文學家更先進的思想。
1665年,他發現了廣義二項式定理,並開始發展一套新的數學理論,也就是後來為世人所熟知的微積分學。
從那以後,牛頓的才華得以顯現。但苦難的童年和少年時代還是在他的身上留下了不可磨滅的印記,終其一生,他都極度孤獨。
當時劍橋大學的學生分為三類:貴族學生、普通學生和減費學生。貴族學生的學費很貴,但同樣也享有很多的特權,例如只用3年就可以從大學畢業;普通學生則交正常的學費,需要用4年才可以從大學畢業;減費學生幾乎不交學費,但他們必須要給教授和貴族學生當傭人,來維持半工半讀的生活。牛頓是減費學生,在未取得成就前他當了3年的傭人。
牛頓就在皇家學會的會議上遇到了他一生之中最大的敵人。他就是英國物理學家羅伯特·胡克。
胡克1635年出生與英格蘭南邊的威特島,從小體弱多病,同牛頓一樣,胡克也是幼年喪父,在他13歲時父親去世,之後被一位中學校長收留,一直維持半工半讀的求學生活。20歲時,胡克成為英國化學家羅伯特·波義耳的助手,並憑藉自己高超的實驗及設計能力,逐步建立起了自己的學術聲譽。25歲,他發現了後來被稱為「胡克定律」的力學規律。28歲,他又發明了一個高解析度的顯微鏡,首次看到了植物細胞的細胞壁,並提出了「細胞」的概念。由於這些貢獻,胡克也在不到30歲時就被選為英國皇家學會的院士,並被人們譽為「倫敦的達文西」。
然而可能是少年時期的不幸,成名後的胡克逐漸變得傲慢起來,開始時不時地打壓新人。1672年,他就盯上了一個新人,那就是已經聲名鵲起的牛頓。
應皇家學會的邀請,牛頓到了倫敦,做了一場關於光學的演講。在這場演講中,牛頓提出光是由粒子構成的。然而演講一結束,胡克就宣稱光其實是由波構成的。(當然現在的眼光來看光是具有波粒二象性的)當時皇家學會外籍院士、荷蘭物理學家惠更斯也隨聲附和,對牛頓的光學理論大加指責。這最終引發了一場持續了整整一年的大論戰:光到底是粒子還是波?
這場論戰給牛頓帶來了很大的傷害。由於喚起了少年時代慘遭霸凌的經歷,他甚至一度威脅要退出皇家學會。在皇家學會秘書奧登伯格的調解下,雙方最終達成了「和解」。但從那以後,牛頓就開始在劍橋「隱居」,不再對外發表自己的學術成果了。這大概是牛頓在獨立完成了微積分後而沒有發表的原因。
但牛頓和胡克的恩怨並沒有結束。1679年,胡克給牛頓寫了封信,並進行了一系列關於力學的討論後,胡克告訴牛頓,他認為任意兩個物體之間都存在引力,而這個引力與物體間的距離平方成反比,這就是所謂的平方反比律。(簡單講就是:如果任何一個物理定律中,某種物理量的分布或強度,會按照距離源的遠近的平方反比而下降。)但問題是,胡克只是提出了這麼一個猜想,卻完全無法證明其正確性。
早在幾十年前,波蘭天文學家克卜勒就發現了著名的克卜勒三定律。根據克卜勒三定律,太陽系中所有的行星都在沿橢圓軌道環繞太陽運動。所以有些科學家就猜想,平方反比律和克卜勒三定律之間應該尋在著某種聯繫。但問題在於,要想實現兩者的互推,必須用到一個當時還不存在的數學工具,那就是微積分。
而牛頓正是微積分的發明者。事實上,他正是為了解決這個力學難題,才發明了微積分。
1687年,在英國天文學家哈雷的資助下,牛頓出版了人類科學史上最偉大的著作之一《自然哲學的數學原理》英文為《Philosophi Naturalis Principia Mathematica》,後人將他簡稱為《原理》。在這本書中,牛頓提出了著名的牛頓力學三定律和萬有引力定律,並利用他發明的微積分,證明了從引力的平方反比律出發可以推導出克卜勒三定律。這本書的出版,讓牛頓名滿天天,不僅解決了當時的世界難題,還發明了微積分之一數學史上最有力的的工具,按哈雷的話說,成了「世界上最接近神的人」。
之前說到胡克在給牛頓的信中提到平方反比律,於是胡克又給牛頓寫信,要求牛頓修訂《原理》,承認自己才是平方反比律的發現者。而真是這個要求徹底激怒了牛頓。他給胡克回信,說這個定律根本不是胡克提出的,而是一個盡人皆知的事實。早在1645年,法國天文學家布利奧(其認為每個行星受太陽發出的力支配,力的大小跟行星與太陽的距離的平方成反比)就已經提出了此定律。所以一氣之下,牛頓直接刪光了《原理》中所有涉及到胡克的文字。
不僅如此,為了嘲諷胡克,牛頓還在回信中說了這麼一句話:「如果我能看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上。」其中的潛臺詞是,「我的成就,與你胡克這個駝背的矮子無關!」
但客觀來講胡克對萬有引力定律的發現起了重要作用。1679年他寫信給牛頓,信中認為天體的運動是由於有中心引力拉住的結果,而且認為引力與距離平方應成反比。按照這個想法,地球表面拋體的軌道應該是橢圓,如果地球能穿透,物體將回到原處,而不像牛頓所說的,物體的軌跡是一條螺旋線,最終將繞到地心。牛頓對此沒有覆信,但接受了胡克的觀點。
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