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牛頓與蘋果的故事



  蘋果與牛頓,不但有故事,而且還異常豐富,其中膾炙人口的“蘋果落地”啟發牛頓發現萬有引力故事就有若干個版本:(來源:科學網蔣高明博客)

  版本一:少年時代的牛頓發現蘋果落地。牛頓,1642年12月25日生于英國林肯郡伍爾索普村的一個農民家庭。12歲他在格蘭撒姆的公立學校讀書時,就表現了對實驗和機械發明的濃厚興趣,自己動手制作了水鐘、風磨和日晷等。蘋果落地引起他的注意是偶然的。一個炎熱的中午,小牛頓在他母親的農場里休息,正在這時,一個熟透了的蘋果落下來,這個蘋果不偏不倚,正好打在牛頓頭上。牛頓想:蘋果為什么不向上跑而向下落呢?他問他的媽媽,他媽媽也不能解釋。大凡科學家都保留一顆童心,牛頓更不例外,當他長大成了物理學家后,他聯想到了少年的“蘋果落地”故事,可能是地球某種力量吸引了蘋果掉下來。于是,牛頓發現了萬有引力。

  版本二,青年時期的牛頓發現蘋果落地。中世紀的1347-1345年間,歐洲爆發的“黑死病”奪取了近四分之一的歐洲人口,300年后,黑死病卷土重來,歐洲緊急疏散城市人口。正在劍橋大學三一學院讀書的牛頓回到了他出生的家鄉林肯郡的小村莊。為了排遣心中的苦悶,他經常到他父親的莊園里讀書和散步,有一天,一顆蘋果從他經常散步的蘋果樹上落下來,引起了他的思考,蘋果為什么會落地呢?他怎么不朝天上去呢?很定是有什么力在牽引著它。在蘋果落地的啟發下,他發現了萬有引力。這大約是1666年的事情。

  版本三,老年時期的牛頓發現蘋果落地。目前流傳較廣的是經過大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說過的蘋果落地故事,在讀者心目中產生很大的影響,并廣為流傳。格林是在牛頓去世那一年在《哲學原理》一書中談到蘋果落地的故事的,他說:“有一天,牛頓在花園中思考問題,突然有一個蘋果從樹上落下,使得牛頓想到萬有引力定律。”可是格林卻是從福克斯那兒聽到牛頓蘋果落地的故事。法國的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽來的。在伏爾泰所著的《哲學通信》中,對蘋果落地的故事這樣寫道:“牛頓回到劍橋大學附近的故居。有一天,他在花園中散步,看到一個蘋果從蘋果樹上落下,這樣使得牛頓想到許多科學家所研究而未獲突破的重力起源問題。”這時的牛頓已經到了老年了。

  最詳細記載這個故事的人是英國人布雷斯特,他于1831年在《牛頓的生平》一書中又提到這一件事。后來,他在1855年又在《牛頓的生平、著作和發現的回憶》一書中提出此事。他是這樣記載的:“蘋果從沃爾斯索普的樹上落下來,因而使牛頓想到這個問題。1814年,我在沃爾斯索普時,曾經看到這一棵蘋果樹,樹的一部分已經開始枯萎,一部分樹干已經脫離樹根。到1820年,這一棵樹已經完全腐朽而倒下去了。這一棵樹的標本后來由伊·特納小心地保存著。”

  關于伊·特納保存這一棵樹的標本的故事,是他的曾孫在1939年告訴塔侖茲的。他的曾孫說,他的曾祖父伊·特納到沃爾斯索普村牛頓的故居時,看到在原來枯死的蘋果樹的地方又補栽了新的蘋果樹,而且補栽的蘋果樹已經結果了。至今,在英國仍有許多觀光客到牛頓故居瞻仰這棵蘋果樹。

  布雷斯特在牛頓的傳記中,一方面記述了蘋果落地啟迪產生萬有引力的思想,同時又對此表示懷疑。布雷斯特不相信蘋果落地的故事是真實的,他認為在牛頓之前,已有不少科學家具有萬有引力的觀念,牛頓對此也應當知道的。也就是說,牛頓的萬有引力觀念可能來自前人。蘋果落下是平常的現象,牛頓也可能看到蘋果下落,但是蘋果下落現象并不一定是啟發牛頓發現萬有引力定律的來源。布雷斯特在書中還指出:蘋果落地的故事又經過大名鼎鼎的格林和伏爾泰之口說過,在讀者心目中產生較大的影響,并廣為流傳。

  格林是在牛頓去世那一年在《哲學原理》一書中談到蘋果落地的故事,他說:“有一天,牛頓在花園中思考問題,突然有一個蘋果從樹上落下,使得牛頓想到萬有引力定律。”可是格林卻是從福克斯那兒聽到牛頓蘋果落地的故事。法國的伏爾泰也是從牛頓的外甥女凱瑟琳·巴沃那兒聽來的。在伏爾泰所著的《哲學通信》(發表于1733年)中,對蘋果落地的故事這樣說:“1666年,由于瘟疫流行,牛頓回到劍橋大學附近的故居。有一天,他在花園中散步,看到一個蘋果從蘋果樹上落下,這樣使得牛頓想到許多科學家所研究而未獲突破的重力起源問題。”

  伏爾泰認為牛頓在自然科學方面有很多貢獻,而且對法國有很大的影響,所以應該把牛頓的創見介紹到歐洲大陸來。這就是伏爾泰在《哲學通信》和《牛頓的哲學思想》兩本書里,以大量的篇幅介紹引力理論的道理,同時也轉述了蘋果落地的故事。因此,蘋果落地的故事也由英國傳到歐陸,成為家喻戶曉的科學佳話。

  在牛頓逝世后不久,斯圖克萊在他所著的《牛頓的生平傳記》一文中寫道:在1726年4月15日,我到牛頓的寓所去拜訪他,和他在一起待了一整天。在談話中,他向我談起蘋果落地的事。他說:“有一天,他在花園里思考引力問題的時候,一個蘋果從樹上落下來。這時候,他就想,為什么蘋果總是垂直落向地面呢?為什么蘋果不向外側或向上運動,而總是向著地球中心運動呢?無疑地,這是地球向下拉著它,有一個向下的拉力作用在物體上,而且這個向下的拉力總和必須指向地球中心,而不是指向地球的其他部分。所以蘋果總是垂直下落,或者總是朝向地球的中心。蘋果向著地球,也可看成是地球向著蘋果,物體和物體之間是相互朝著對方運動的。物體之間的作用力必須正比于它們的質量。這個力,我們稱之為引力。”

  斯圖克萊是牛頓的好朋友,他所記述有關蘋果落地的故事比較完整,而且和格林、伏爾泰不同的是,斯圖克萊是直接從牛頓那兒引述的,而格林和伏爾泰則是從別人那里聽來的。這是科學史上第一次直接來自牛頓的蘋果落地故事,因此具有很大的權威性。


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