牛顿的故事

很多介绍牛顿的书都有介绍牛顿和苹果的传奇故事:1665-1666年间，由于剑桥黑热病流行，学校被迫停课，刚从剑桥拿到学士学位的牛顿也回到了家乡。一天，牛顿坐在一棵苹果树下阅读和思考。这时，一个苹果掉了下来，一下子给了牛顿灵感。但是后来，专家发现苹果并没有砸到牛顿。牛顿在日记中回忆说，苹果没有砸到他。这位23岁的学生立刻想到，苹果一定是被地球引力拉下来的。经过多年的努力，他终于完成了一切。这个故事流传很广，但是最近有一个历史学家提出了异议，他认为他说的并不真实。他的依据如下:法国作家伏尔泰(1694-1778)首先将这个故事公之于众。他对牛顿的研究成果有极大的热情，并积极宣传。1726年，他去了英国，当年写了25篇通讯，其中15通讯提到了苹果落地的故事。他在文章中说，这个故事是牛顿的侄女告诉他的。这是1726。后来在1752，有一个牛顿的朋友(威廉·斯图克雷)，比牛顿小45岁。在他的回忆文章中，牛顿在去世前一年讲了这个故事，牛顿是在1727年去世的，也就是说，牛顿在1726年自己讲了这个故事。所以历史学家指出，在同一年(1726)，如果两个人都谈到了，谁先发言？所以，关于苹果的故事一定是编出来的。有人认为，这个苹果故事至少有两点与已经知道的历史事实不符:第一，万有引力不是牛顿一个人的独立发现，而是历史上几个人研究逐步探索积累的结果，有的书以牛顿命名万有引力定律，这是不能接受的；另外，说牛顿发现万有引力是受苹果下落启发的自然结果，显然是对历史的严重歪曲。第二，1665年，牛顿还没有完全理解天体的运动规律。如果我们承认了这个苹果的故事，岂不是相当于把牛顿发现万有引力的时间至少提前了20年？事实上，牛顿直到二十多年后才得出最终结论，完成了数学论证和公式推导。持第一种观点的人认为万有引力定律的成就不能归功于牛顿，因为前人也有过探索和努力。他们指出，万有引力发现的实际过程大致如下:首先，开普勒(J. Kepler，1571-1630)最初探索行星运动规律时，认为万有引力只是来自太阳的磁流，沿切线方向推动行星绕转，其强度随离太阳距离的增加而减弱。开普勒还试图用磁力作用的机制来解释椭圆轨道。他还用月球和海水之间的磁引力解释了潮汐现象。1645年，法国天文学家I . Bulliadus提出一个假说:“开普勒力的减小与距太阳距离的平方成反比”。这是第一次提出平方反比关系的思想。1661年，英国皇家学会成立了一个专门委员会研究引力。罗伯特·胡克(1635-1703)，克里斯托·莱伊恩(1632-1723)，埃德蒙·哈雷(1656-1723)。据说早在1661，罗伯特·胡克就意识到了万有引力和地球上物体的引力应该具有相同的本质。在1674的一篇演讲《证明地球年运动的尝试》中，胡克提出在一致的力学原理基础上建立宇宙学理论，并提出了以下三个假设:“第一，根据我们对地球的观察，所有天体都有对其中心的引力，这种引力不仅吸引自己的部分，也吸引其作用范围内的其他天体。因此，不仅太阳和月亮对地球的形状和运动有影响，地球对太阳和月亮也有影响，甚至水星、金星、火星和木星对地球的运动也有影响。第二，任何在做简单直线运动的天体，都会继续做直线运动，直到被其他力沿着椭圆轨道、圆或复杂曲线运动。第三，物体离引力中心越近，引力越大。至于这个力对距离的依赖程度有多大，我在实验中还没解出来。一旦知道了这种关系，天文学家就可以很容易地求解天体运动定律。”胡克首先使用了“吸引”这个词。他在这里提出的三个假设，其实是模糊地意识到了吸引力的一些特性，但是他还没有搞清楚引力和距离的关系。另外，他只是缺乏对引力的量化表达和论证。1679年，胡克和牛顿交换了关于引力的想法。1679，11年6月，牛顿写信给胡克说，“我关于发现周日运动的想象是，如果一个自由落体落在地球上，毫无阻碍地穿过地面进入地球，它将沿着一个螺旋轨道运行。胡克回信说，这个物体不会以螺旋运动，而是以“带椭圆的曲线”运动，它的轨道会“像椭圆一样”。在1679 12 13上，牛顿写信给胡克说:“如果假设它的引力是均匀的，[物体]就不会以螺旋的形式下沉到真正的中心，而是以交替起伏的形式运动。“我们从牛顿和胡克的通信中可以看出，牛顿直到1679才完全解决了落体引力问题。他还在考虑物体重心偏心可能会使下落的物体在旋转的同时落向地心，虎克认为物体的轨迹应该是椭圆。从牛顿的角度来看，对于引力的问题，和距离的平方成反比是没有问题的。牛顿在考虑和质量的关系，重心偏心是否会影响重力。此外，还需要用数学知识严格证明天体在万有引力作用下沿椭圆轨道运动，并推导出万有引力定律的公式。胡克曾经在信中问过牛顿这个问题，希望牛顿完成这个定律的数学证明和公式推导。所以后来得出结论，牛顿直到1685才解决了这个问题。直到1686牛顿才最终解决，并在哈雷的催促下，将这部分数学论证加入到《自然哲学的数学原理》一书中。胡克先生看到这本书的手稿时，认为他也应该有所贡献，于是向年轻的牛顿建议，最好在书中提及他在这一领域的成就。后来有人愤怒地指出，这个原本合理的要求被牛顿断然拒绝。因为牛顿写信给负责出版这本书的哈雷，说他不想给胡克任何荣誉，说他在很多年前就已经知道引力及其与距离平方的反比关系。晚年的牛顿曾回忆说:“同年(1666)，我开始把引力和月球的轨道联系起来，发现了如何估算一个天体在球体中旋转时接近球体所用的力.....最后，在1676和1677之间的冬天，我发现了一个命题:利用与距离的平方成反比的离心力，牛顿的话指的是推导月球的轨道，寻找行星围绕太阳旋转的原因。有人说，对比他之前信中与虎克讨论的落体问题，可以看出时间上的矛盾:牛顿在1677年研究了月球轨道和行星轨道，但他直到1679年才研究质量对落体的影响，所以人们说牛顿在1679年与虎克通信之前，故意更改了他在这里发现万有引力的时间，并且做出了。牛顿与虎克之争不仅表现在万有引力定律的争论上，还表现在虎克对牛顿的光粒子理论的不同看法上，因为在光的本质问题上，虎克是站在波动论一边的。1673年，年轻的牛顿向皇家学会提交了他的第一篇关于光的论文，后来他又提交了第二篇论文。这些论文受到了老先生胡克的批评，他说论文中的一些观点是抄袭他的。这使牛顿极为愤怒。虽然牛顿经英国皇家学会调解后仍很生气，但他还是在2月1675给胡克写了回信。信中说:“如果我比笛卡尔看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”很多人把这句话理解为牛顿的谦虚精神，攻击牛顿的人认为这其实是对胡克的一种讽刺和蔑视，与人们对文学和正义的期待完全不同。“逆牛顿派”据此认为牛顿根本没有把胡克和笛卡尔当巨人来尊重，牛顿没有爬上他们建造的梯子。他说他站在比梯子更高的巨人的肩膀上。很明显，这句话是对虎克的人身攻击——虎克是短暂的。他们认为牛顿的《光学》之所以在1704年出版，是因为牛顿敢于在胡克死后出版他的书。“倒牛顿”进一步指出，牛顿对万有引力果实的垄断并不足以消除他对胡克的仇恨。在1703当选皇家学会会长时，他下令将所有胡克的画像从皇家学会中移除。所以当时在很多著名的英国科学家中，胡克的画像并没有流传下来。

弗兰斯蒂德观测数据的抄袭和盗版

英国人大卫·克拉克(David clark)等人最近写了一本书，通过一系列书信和翔实的资料，具体揭露了牛顿对天文学家f·拉姆斯泰德(F. Ramstide)等人研究的压制和阻挠，并剽窃了他们的成果:f·拉姆斯泰德(F. Ramstide，1646-1719)是英国第一位皇家天文学家，格林威治天文台和现代精密天文观测的奠基人。他在1676-1689期间进行了约2万次观测，测量精度约为10”。他对3000颗恒星的测量结果被收入著名的《英国星表》。按照西方的科学研究方法，研究过程由三步组成:首先是理论科学家提出理论模型，然后是数学论证和公式推导，最后是实验科学家做实验来检验理论。这个时候，牛顿万有引力定律是否正确，还需要实验数据来验证。1675年，弗兰斯蒂德被英国国王任命为皇家天文主任，但条件还是很艰苦。他未能从皇家政府获得足够的资金来管理台湾，甚至他的年薪100也经常被拖欠。为了维持天文台的经费，他不得不用招生的额外学费来弥补，而且在繁忙的工作之余还要教140的数学学生。当时王室提供的研究经费有限，就连牛顿出版《原理》也是他的朋友哈雷资助的。从1694开始，牛顿拜访了弗拉姆斯蒂德，向他索要关于月球运动的观测数据。此后，牛顿多次写信给弗拉姆斯蒂德，索要实验数据，以便验证万有引力理论对月球轨道的计算结果。弗拉姆斯蒂德后来说，他已经让牛顿满意了。弗兰斯蒂德在1700年对他的朋友洛瑟·普说:“牛顿曾经想使月球的运行表符合他设想的规律，但是当他开始把他的规律与天体(即月球的观测位置)进行比较时，他发现他错了，不得不抛弃他的所有规律。我给他提供了200多个月球的观测位置，人们会认为这些材料足以限制任何理论；既然他已经修正了自己的理论，并对其进行了调整，使其完全符合这些观察结果，那么他的理论描述这些观察结果也就不足为奇了。然而，他仍然感谢这些观察，而不是他对引力的猜测，这些猜测使他犯了错误。“牛顿原理在1687年第一次发表的时候，弗拉姆斯蒂德应该有2000多份观测数据。不知何故，他只给了牛顿200多份观测数据。大卫·克拉克在书中说，牛顿当时是英国皇家学会主席。他经常在询问信息时对弗兰斯蒂德的工作指指点点，有时还利用自己的高位羞辱这位可敬的天文学家。这极大地激怒了天文学家。1700之后，两人再无交流。牛顿获得了弗兰斯蒂德的信息，并在他的《自然哲学的数学原理》中引用了这些信息。因为他们之间的矛盾，他在《原理》第二版出版时(1713)删除了弗拉姆斯蒂德的名字。然而，牛顿和他的支持者哈雷仍然迫切需要弗拉姆斯蒂德的进一步观测数据。他们希望弗拉姆斯蒂德公布他的观测数据，但弗拉姆斯蒂德总是推脱说要反复核对后才会公布。牛顿和哈雷的行为是不道德的。他们未经弗拉姆斯蒂德同意，私自将弗拉姆斯蒂德毕生致力的观测星图在1712出版，* * *印了400份，寄回了300份给弗拉姆斯蒂德。弗拉姆斯蒂德看着这些错误百出、根据牛顿和哈雷理论的需要被删除的印刷材料，愤怒地把它们全部烧掉。后来仔细查了一下，他的星图是他的学生在他死后在1729出版的。后来有人认为牛顿是想公布弗拉姆斯蒂德查了三年多的观测数据，但是弗拉姆斯蒂德看他推脱不了，故意给了一份数据，被涂改了，错误很多。大卫·克拉克认为牛顿用胡萝卜加大棒的方法来获得弗兰斯蒂德的观测数据。牛顿把天文台当成了皇家学会的下属单位，观测结果要由他这个皇家学会会长来主导，以武力压迫人民。但是皇家学会根本没有给弗拉姆斯蒂德提供足够的资金，所有的设备都是他自己筹集的。弗拉姆斯蒂德的愤怒可以从他写给朋友(亚伯拉罕·夏普)的信中看出:“我和主席(牛顿)的另一个争论是，他组成了一个阴谋来抢我的仪器，给我派了一个委员会，其中只有他和两个物理学家。董事长很辣，太贱了。我事先告诉他不要碰我的东西。。。“1684年，莱布尼茨发表了他关于微积分的论文。三年后，牛顿在1687年出版的第一版《原理》中认可了莱布尼茨的贡献，但说:“和我的几乎一样，只是文字和符号不同。“这些话在第二版(1713)中也因为后来与莱布尼茨的矛盾而被删除了。牛顿的流数论在莱布尼茨发表论文二十年后，于1704年发表在他的《光学》一书的附录中。在附录的序言中，牛顿提到了他在1676年写给莱布尼茨的信，并补充道:“几年前我借出了一份包含这些定理(微积分)的手稿，后来我看到了一些从那篇文章中抄来的。这暗示了他的手稿曾经被莱布尼茨看过，莱布尼茨的论文是从他的手稿中抄袭来的。普遍认为牛顿首先发明了微积分，莱布尼茨后来也发明了微积分，但他在牛顿之前就发表了。因为他读过牛顿的手稿，争议的焦点是他是根据莱布尼茨自己发明了微积分，还是根据牛顿借用了牛顿的成果。1711年3月4日，伦敦皇家学会秘书汉斯·斯隆收到莱布尼茨的一封信，抱怨其会员约翰·基尔指责莱布尼茨用几个符号改变牛顿的微积分，将其伪装成自己的原始出版物，并宣称这不是真的，要求学会给出公正的裁决。反牛顿者指出，这场官司刚好到了牛顿手里，这正好给了时任英国皇家学会会长的牛顿卖国贼的机会。后来由于牛顿的导演和他个人的匿名操作，形成了两派。英国学派，包括英国著名数学家泰勒和麦克劳克林，都认为莱布尼茨是抄袭者。另一组是欧洲大陆的数学家，包括著名数学家约翰？伯努利和其他人认为牛顿是抄袭者。争论双方停止了学习和交流，这不仅影响了数学的正常发展，也影响了整个自然科学领域，造成了英德之间的政治摩擦。牛顿指挥的保卫牛顿的战役，让英国人吃了大苦头。莱布尼茨生命的最后七年是在这场大辩论中痛苦度过的。牛顿的《根深蒂固的牛顿》说，莱布尼茨死后，牛顿曾幸灾乐祸地说自己能伤透莱布尼茨的心，这或许更能表现牛顿的小人心理。他们还表示，牛顿在上述三种情况下道德表现低下并非偶然。牛顿是遗腹子。他出生后不久，母亲再婚，由祖母抚养。由此可见，他一定是被严重扭曲了，孤独而好斗。牛顿从1669年27岁成为剑桥大学卢卡斯教授开始，就沉迷于炼金术和神学。牛顿留下的手稿中，关于炼金术的约65万字，关于神学的654.38+0.5万字。即使在他写《原理》和《光学》的时候，他的主要精力仍然放在炼金术和神学上。据说牛顿为了解决行星的“第一推动力”问题，求助于神学和上帝。他博览群书，钻研神学，希望能解决这个困扰他一生的问题。牛顿的攻击者说，牛顿晚年痴迷于赚更多的钱。他们指出，牛顿曾被推荐担任伦敦一所贵族上流社会学校的校长，他回答说“一年才200英镑，还得每天守在伦敦”作为拒绝的理由。1696年离开剑桥担任造币厂监事，1699年成为造币厂厂长。他如愿以偿，从此在科学上一事无成。“反牛顿派”指出，1692年，年满50岁的牛顿表现出严重的精神疾病、严重的迫害和明显的精神错乱。他们的证据是:1693年9月16日，牛顿给哲学家洛克回信说:“先生，我觉得你竭力用女人等手段纠缠我，我的感情受到很大影响，以至于当有人告诉我你生病了，活不成了，我回信说，你死了最好。..... "因此，他们认为牛顿患有严重的精神分裂症。他们推测很可能与牛顿迷恋炼金术有关，因为很多炼金术的书籍中都提到了水银。牛顿一定是因为每天和水银打交道而汞中毒，导致严重的精神疾病，严重的迫害，严重的精神分裂症。也有很多人持相反意见。他们认为牛顿晚年身体健康，头脑清醒，写了很多研究文章，活到84岁。那时候他是少有的长寿老人。如果他汞中毒严重，还患有那么多心理和精神疾病，他绝对不会成为当时罕见的长寿老人。牛顿晚年患有严重精神疾病的说法，后来在一些名人的言论中看到了。

与戈特弗里德·布雷尼茨的争论

布雷尼茨和牛顿独立发展了一门叫做微积分的数学分支，它是大多数现代物理学的基础。虽然我们现在知道牛顿比布雷茨早几年发现微积分，但他发表著作比布雷茨晚。于是就出现了谁是第一发现者的大争论，科学家激烈地为双方辩护。然而值得注意的是，大多数为牛顿辩护的文章都是牛顿自己写的，只是以他朋友的名义发表。当争论变得越来越激烈时，布雷尼茨犯了一个错误，那就是起诉皇家学会来解决争端。牛顿作为主席，任命了一个由牛顿所有朋友组成的“公平”委员会来调查这个案件。更有甚者，牛顿后来自己写了一份委员会报告，让皇家学会为自己出版，正式谴责布雷茨的“抄袭”。即便如此，牛顿的心还是不够，他在《英国皇家学会杂志》上对该报告写了匿名评论。据悉，布雷茨去世后，牛顿扬言要以“伤了布雷茨的心”为荣。