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牛顿发现万有引力定律后,为什么等了很久才公开?

发表时间:2018-08-04 13:53:23  来源:  作者:

 牛顿于1666年发现了万有引力定律,却未对世界公开达20多年之久。虽然这有几种可能原因,但是直到今日仍没有人知道理由。其中一项可能性是,牛顿根据月亮与地球的距离比较重力对月亮与对地表的影响时,发现并不符合平方反比定律。他于17世纪时对地球与月亮间之距离的估算并不正确。而当牛顿了解这点,并找出正确数值的时候,他的研究重心也早已转移到其他科学谜题上了。

 

 

牛顿没有马上公布万有引力定律的另一个可能原因是,他当时只是默默假设地球重力作用的方式,就像所有的质量都聚集在地球中心处一样。回想一下,在推导平方反比定律时,牛顿比较的是地球中心距月亮以及距苹果的距离。

牛顿万有引力理论的本质在于,万有引力是每个物质与每个其他物质间的作用力。这代表地球对月亮的重力作用,事实上是埃佛勒斯峰对月亮的重力作用,加上地心对月亮的重力作用,再加上地球五大洲边缘的每片沙滩上的每一粒沙子对月亮的重力作用。所以作用在月亮上的重力,实际上是由构成地球的无数质量粒子齐力作用的总和。

牛顿相信地球重力的作用方式,会跟地球所有质量都聚集在地心处的重力作用一样。我们几乎可以断定牛顿无法证明这件事。但就如同20世纪物理学家理查·费曼所言:“你知道的会比你能证明的多。”而牛顿知道的向来比能证明的要多。

牛顿的直觉力非常强大,因此他在经过时时刻刻、日日月月专注思考后,总能得到问题的解答—必然、清楚、正确的解答。但要了解真理,这还不够。他还需要说服其他人。这代表他必须拿着羽毛笔与羊皮纸坐在书桌前,以凡人幼儿程度的语言,缓慢地一步一步解释他的直觉想法,而这个语言正是数学。

牛顿心里明白一件事。地球为圆形,而从地心到月亮连线所划开的地球两侧半球是对称的。因为对称,所以一边半球所有物质对另一半球所有物质所产生的重力,与另一半球所有物质对原先这半球所有物质所产生的重力会相等。这两股重力会相互扺销。结果就是,地球对月亮的重力会完全沿着地心到月亮的连线作用。这是个开始。但重力在地心到月亮的连线上作用,与地球全部质量都集中在地心上,这两件事还是有段不小的差距。1666年时,牛顿其实已经清楚明白这项事实,但他无法证明。

 

 

又或许他已经可以提出证明,但所用的方式,却不是1666年当时生活在地球上的其他人所能理解。

1666年5月,牛顿发明了“微积分”,他称其为“逆流数术”。这是种数学魔法,可以将无限个极小质量(或是无限个极小的任何东西)加总起来。这个工具绝佳,可以用来证明地球的重力作用,与所有质量全聚集在地心处的重力作用相同。但因为牛顿只是发明了微积分,也没有告诉任何人,故以微积分为基础的证明,只有牛顿自己才看得懂。当你向全世界宣告“我有了个绝妙的证明,但在你能欣赏了解它之前,必须先学会我刚发明的一整套深奥数学理论”,这实在很难打动任何人。

而且牛顿还是头性格复杂且矛盾的怪兽。他不在1666年公布万有引力定律,除了科学上的因素外,可能也含括极大的心理因素。打从一开始,他就是个不可思议的疯狂神秘人物。在格兰瑟姆的学校中,他也许曾因与众不同而遭到霸凌。根据牛顿所述,在一个男孩踹他肚子后,他捉著对方的耳朵,把他拖到教堂中,并且拿男孩的鼻子去摩擦撞墙。虽然牛顿打赢了,但这个创伤经历让牛顿有了偏执想法,担心只要展现自我便可能遭受攻击,即便是他脑中最精华聪明的概念。牛顿有着病态的敏感度,无法将其他人的强烈质疑视为健全科学对谈的重要部分,反将其视做科学蠢蛋对他的个人污辱;他无需捍卫自己的想法,因为他知道那些想法都是真理。

牛顿是位如刺猬般脾气暴躁的人,有时还会进行报复。他一生中就经常与其他科学家陷入长期激烈且有损其人格的争执。牛顿曾说:“我们筑起太多高墙,却没有足够的桥梁。”这样的看法其实可说是“五十步笑百步”。他也曾极尽讽刺的说:“我可以计算天体的运行,却无法计算人类的愚蠢。”

“所谓机智圆滑,指的是能在不制造敌人的情况下提出个人观点的一门艺术,”牛顿说。不幸的是,他无力实践自己阐述的道理。他虽有见地,却没有实践这份见地的能力。

不过,没有人是毫无矛盾之处的。20世纪的物理学家乔治·伽莫夫曾说过一个与牛顿有关的故事,不知是真是假。伽莫夫说,牛顿很爱自己的猫,为了让爱猫能够出入自己的书房,他在房门上开了个洞—17世纪版没有门板的宠物专用门。但接着猫生了小猫,牛顿要怎么办呢?根据伽莫夫所述,牛顿在门上开了一整排小洞??每只小猫都有一个洞。牛顿是跨时代的超级伟大天才,却不能理解小猫可以从大洞进出。

牛顿偏执的保密性格,也许源自更深层的理由。虽然早产的他当时身体羸弱,之后却活至高龄八十四岁,而且视力完好,也只掉了一颗牙齿。他逝世后,留给后代一盒手稿。当一位主教打开盒子,浏览盒中的文件,其爆炸性的内容让主教恐惧地甩上盒盖。盒中的文件也包括了牛顿对宗教看法的手稿。牛顿具有深层信仰,他只相信唯一的神。他完全不认同天父、圣子耶稣与圣灵“三位一体”在宗教上的正统性。根据他自己的调查显示,公元前325年,罗马皇帝君士坦丁一世,在尼卡召开了第一次大公会议,强迫教廷接受“三位一体”的思想。

 

 

牛顿很清楚“一神论”此种异端思维,就足以让他遭到流放。事实上,当时英国便立法禁止让怀有像牛顿这种思维的人士担任重要官职,甚至还能将其监禁。牛顿是是剑桥三一学院院士,所以没有人(真的没有人)怀疑过他如此憎恶这个学院的创立宗旨。牛顿也许已经知道,在这个将僵化的宗教信仰强加于人的无情世界必须隐匿过活才能生存下来。所以保密的性格,已经渗透到他生活中每个边边角角、细微之处。

所以,牛顿缓步慢行于伍尔索普的巷道中、流连徘徊于原野及小径上,有了关于世界的惊人发现,却从未与他人分享。他从未对着空中挥拳,大叫“我发现啦!”,只将个人发现留给自己。

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