胡克和牛頓在歷史上也算是一對歡喜冤家。

牛頓的偉大似乎已毋庸置疑,有人認為,如果當時有諾貝爾獎,那么牛頓至少能得三次:萬有引力定律、光學和化學的貢獻,另外由于他在微積分上的造詣,還能得一次菲爾茲獎(數學最高獎)。

英國著名物理學家牛頓

而提起羅伯特?胡克,人們會聯想到胡克定律(彈性定律)。其實,胡克作為英國皇家學會會員,在物理學、化學、生物學、鐘表和機械、建筑和測繪等領域都做出過重要貢獻,被譽為“英國的達?芬奇”和“現代儀器發明之父”。

其實,兩個人都在力學,光學,儀器等方面有著偉大的貢獻。兩人互相啟發,但是也無需諱言,他們之間存在著不少的激烈爭論,以致互相仇視。

胡克在吵架方面,已經是整個學術界的佼佼者,牛頓成長之后,在吵架方面也不遑多讓,幾乎吵遍了全歐洲的一流學者。胡克與牛頓首次結怨,是在牛頓將自己設計的第一版反射望遠鏡擺在皇家學會的案頭之時。

牛頓的反射望遠鏡現代復刻版

反射望遠鏡是當時最先進的望遠鏡設計,它直接侵入了胡克在學會的兩大擅長領域:光學與儀器設計。當這個小巧精致的,性能超過了歷代折射式望遠鏡的模型出現,胡克感到地位受到挑戰,反駁宣稱先于牛頓七年便做出了一個僅有3厘米的反射望遠鏡,性能比其他長達15米的望遠鏡還強。

胡克的顯微鏡,插圖取自胡克著作《顯微術》

牛頓其實是胡克的晚輩。早在1662年,胡克已成為英國新成立不久的王家學會的實驗主管,負責演示王家學會的實驗,并在次年成為學會會員。而此時牛頓還是劍橋的本科生。1669年,牛頓當上劍橋的教授,開始講授他的光學研究。1672年年初,牛頓被選為王家學會會員,做為見面禮,他給學會寄去一篇證明白光是不同顏色光的混合的論文,提出光是由粒子組成的,遭到了認為光是一種波的胡克的猛烈抨擊。牛頓無法忍受,威脅要退出學會。在學會的書記勸說并提出免去牛頓應繳納的會費的條件下,牛頓留了下來。

1675年,牛頓發表的另一篇光學論文招來了胡克更猛烈的抨擊。胡克認為牛頓論文中的大部分內容是從他在1665年發表的《顯微圖譜》一書中的有關論述中搬來的,只是做了某些發揮。兩人進行了一番貌似彬彬有禮其實暗藏譏諷的通信。爭論的結果是,牛頓疏遠了王家學會,而且決定等胡克死后再發表有關光學的論著,在胡克死后的第二年,牛頓出版的著作中,完全不提胡克對薄板顏色研究的貢獻。

胡克對平拋物體自由落體的橢圓軌道預測,事實上已經探及了萬有引力定律、平方反比定律的邊緣,1684年,倫敦市內的一家咖啡館里,哈雷、建筑大師雷恩爵士和胡克的賭約(即關于兩個月之內求證出行星與太陽之間的作用力是否遵循平方反比定律,如若遵循,行星的軌道應該是什么形狀),又引發二人激烈的爭吵。

兩個月后,胡克和哈雷都沒能給出合理的證明。哈雷自覺無法獨立解決,他前往劍橋敲開了牛頓的家門。哈雷本以為牛頓要經過漫長的計算才能得出結果,可牛頓隨口就報出了答案:橢圓形。哈雷問為什么,牛頓說:“我算過。”

在哈雷的強烈要求下,牛頓答應給哈雷提供一篇論文,詳細闡述。

三個月后牛頓的信函從劍橋翩然而至,里面是牛頓用9頁紙的篇幅寫就的《繞轉物體的研究》,這薄薄的9頁紙的價值遠遠超過等重的黃金,此后在這9頁綱要的基礎上,牛頓將其擴充為三巨冊版本的《論自然哲學的數學原理》,正式發表萬有引力定律,以一人之力,將伽利略用于地面的力學體系和開普勒用于天空的力學體系加以統一,從純數學的角度,來告訴世界究竟為什么。他告訴人們,原來周遭世界竟然與星體之間遵循著同樣的定律。

《論自然哲學的數學原理》封面

如今這部作品已經成為科學史上最重要的科學著作,沒有之一,它甚至知名到已經無需提及書的全名,僅說出《原理》二字,便眾皆知曉。

《數學原理》的出版給牛頓帶來了巨大的聲譽,也越發讓胡克覺得自己的貢獻沒有得到應有的承認。他在1689年2月15日的日記評論此事時,抱怨“利益沒有良心”。1690年2月在王家學會的一次演講中,他諷刺道:“牛頓幫了我大忙,我本人多年前首先發現并向學會展示的引力性質被他當成自己的發明印刷出版。”他后來又寫下一篇未出版的備忘錄敘述他與牛頓的爭執“真相”。但胡克的抱怨無人理睬。這個事件讓他的余生充滿了陰影,讓他變得越來越抑郁、多疑和忌妒。

1703年,胡克在備受疾病折磨后逝世。幾個月后,牛頓當選王家學會會長,并計劃給學會找一個新地址。1710年,學會完成搬遷,在這一過程中,胡克的許多收藏和儀器都丟失了。同時丟失的還有胡克的畫像,至今無人知曉胡克的真實面貌。。

在胡克逝世的第二年,牛頓重啟光學的波動說與微粒說之爭,于當年出版巨著《光學》,這本著作匯聚了牛頓在劍橋三十年研究的心力,他更從波動說中汲取養分,全面完善補足了粒子學說。緊接著他將波動說無法解釋的問題一一提出,并對惠更斯當年的《光論》加以駁斥。當時惠更斯已在九年前病逝于荷蘭海牙。波動說連失胡克與惠更斯兩大支柱,牛頓以一己之力,扭轉了光學兩大理論交鋒局勢,此后的一個世紀,微粒說一直牢牢占據著光學研究的主流。

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科學界的歡喜冤家——胡克和牛頓

圖文簡介

胡克和牛頓在歷史上也算是一對歡喜冤家。