今天我們來聊下牛頓吧。

很多人都應(yīng)該知道牛頓的研究領(lǐng)域及主要貢獻，但是你們知道牛頓大學(xué)期間拿的是什么學(xué)位嗎？

事實上，牛頓分別于1665年和1668年獲得劍橋大學(xué)三一學(xué)院的文學(xué)學(xué)士學(xué)位與文學(xué)碩士學(xué)位。

牛頓作為一代大科學(xué)家，其實身上還有許多不為大眾所熟悉或者被誤傳許久的事兒。

這些話都不是牛頓說的

牛頓最為人熟知的一句名言是：如果我看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上（If I have seen further it is by standing on ye shoulders of Giants.）。

人們通常將這句話理解為牛頓的自謙之詞，但是結(jié)合歷史背景來看，卻顯然是不太合理的。

首先，這句話并不是第一次出現(xiàn)在歷史長河中，它還有一個更普及的拉丁語版本。早在12世紀，享譽基督教世界的法國沙特爾宗教學(xué)校的校長伯納德說過一句箴言：我們都是蹲坐在巨人肩膀上的侏儒（Nos esse quasi nanos gigantium humeris insidientes）。

這句箴言至今依然完整清晰地保存在沙特爾圣母大教堂的窗戶上。相傳，正是因為見識了翻修沙特爾大教堂的設(shè)計圖紙，伯納德校長才留下了這句至理名言。而沙特爾大教堂本身就是一團充滿了疑問的歷史迷云。

沙特爾大教堂

繼伯納德之后，大約有二三十個名人在牛頓之前說過類似的話語，所以這句話很有可能只是當時比較流行的一種謙辭。

牛頓的這句名言來自1676年2月15日他寫給胡克（Robert Hooke）的信中，此時牛頓與胡克之間的梁子早已結(jié)下。牛頓在信中駁斥了胡克關(guān)于自己剽竊他思想的觀點。

牛頓寫給胡克的信件（方框中即為牛頓的那句名言）

一種說法認為這句話帶有明顯的諷刺。

胡克身材矮小且有點駝背，牛頓用“巨人”這個詞的意思可能表示他沒有抄襲胡克的觀念，之所以能看得更高遠一些，是因為他站在了如巨人般偉大的前輩的肩膀上。也就是說，就算牛頓的觀念與理論涉及到他人的思想，也是從巨人那里而來的，不是從胡克那來的。

結(jié)合信中前一部分的內(nèi)容來看，比如這句名言的上一句話：笛卡爾所做的是搭建了一架好梯子，你在很多方面都把梯子升高了許多，特別是把薄膜的顏色引入哲學(xué)思考。

于是對這句名言的解讀就有了另外一種說法：牛頓并不把胡克和笛卡爾看作巨人，牛頓也沒有攀登他們所搭的梯子，他是站在比梯子更高的巨人的肩膀上。

當然，也有可能上面兩種意思都有。

牛頓另外一句比較有名的話是：我不知道世上的人對我怎樣評價。我卻這樣認為：我好像是在海灘上玩耍，時而發(fā)現(xiàn)了一個光滑的石子兒，時而發(fā)現(xiàn)了一個美麗的貝殼而為之高興的孩子。盡管如此，那真理的海洋還神秘地展現(xiàn)在我的面前。

I do not know what I may appear to the world,but to myself I seem to have been only a boy playing on the sea-shore,and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary,whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.

這句話也可能不是他的原創(chuàng)，最早可以追溯到英國作家約瑟夫·斯賓司。但牛頓最可能是從英國偉大詩人、政治家約翰·米爾頓的《復(fù)樂園》（Paradise Regained）中引用的，因為他有一本米爾頓的作品集。

原話位于該書第四部：As Children gathering pibles on the shore。（這里pibles類似于通假字，同pebbles，意思是鵝卵石。整句話的意思即為就像孩子在海灘邊撿石子。）

約翰·米爾頓（1608–1674）與《復(fù)樂園》

via:wikipedia

據(jù)史料考察，牛頓一生從未見過大海，更不用說在海灘上玩耍了，所以他很難自己想象并創(chuàng)造描述出這樣場景的話語，那么這句話是原創(chuàng)的可能性就比較低了。再加之牛頓有彌爾頓的書，這句名言借鑒自《復(fù)樂園》就顯得更加合理。

蘋果到底有沒有砸在牛頓頭上

這個最耳熟能詳?shù)墓适乱呀?jīng)流傳了數(shù)百年了，也被編入了很多教科書中，各種版本紛至沓來。最著名的關(guān)于牛頓從蘋果下落受到啟發(fā)而發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的版本的描述如下：

1666年夏天特別酷熱，24歲的艾薩克·牛頓在蘋果樹下乘涼并冥思苦想著一個問題。忽然一個蘋果“啪”的落在他腦門上，于是牛頓就發(fā)現(xiàn)了萬有引力。

某教科書上的關(guān)于牛頓的蘋果故事的經(jīng)典插圖

這個版本之所以流傳較廣，深入人心，是因為它是由大名鼎鼎的法國啟蒙思想家伏爾泰（Voltaire）所記錄的。伏爾泰將該事件記錄在其1733年發(fā)表的《哲學(xué)通信》（Letters concerning the English nation）一書中。原文對蘋果的故事這樣寫道：

1666年，牛頓回到劍橋大學(xué)附近的故居。有一天，他在花園中散步，看到蘋果從一棵蘋果樹上落下，使得牛頓想到許多科學(xué)家所研究而未獲突破的重力起源問題并陷入沉思。

In 1666 he withdrew to the countryside near Cambridge; walking one day in his garden and seeing fruit falling from a tree, he fell into a profound meditation on this question of weight, the cause of which philosophers had so long sought in vain and whose mysterious nature ordinary men never suspected.

然而，這個版本是伏爾泰從牛頓的侄女凱瑟琳·巴頓·康頓伊特（Catherine Barton Conduitt）那里聽來的，可信度并不高。

于是，關(guān)于這個版本主要存在的疑點有：

1、蘋果是否有砸到牛頓的腦袋？

2、牛頓是否是因為蘋果下落后受到啟發(fā)從而發(fā)現(xiàn)萬有引力？

3、萬有引力理論是牛頓獨立發(fā)現(xiàn)的嗎？在牛頓之前是否有關(guān)于萬有引力的研究?

對于第一個問題，牛頓的熟人威廉·斯蒂克利（William Stukeley）在他的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》（Memoirs of Sir Isaac Newton's Life）中記錄了1726年4月15日他在肯辛頓與牛頓的一次談話，寫道：看到蘋果落地后，引力的概念出現(xiàn)在了牛頓的腦海之中。

他想：為什么蘋果總會垂直地落在地上？

斯蒂克利所描述的蘋果故事比較完整，而且是直接引述牛頓本人的，所以其真實性及說服力要比伏爾泰的版本強很多，其中并沒有蘋果落下砸到牛頓頭上的戲劇性的一幕。

當然，伏爾泰的版本雖然有編造之嫌，但也沒有具體指出牛頓被蘋果砸中過。

所以，被蘋果砸中的這個情節(jié)很可能只是后人為了讓蘋果故事更有趣、更具有影響力而做出的修飾罷了。

而對于第二個疑點，實際上，在1666年，牛頓對天體的運動規(guī)律并沒有完整確切的了解與認識。甚至直至1679年，牛頓還沒有g(shù)et到天體運動的要領(lǐng)。

直到1685年，牛頓全力以赴地完成了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》初稿之后，才完整地得出了一切物體以萬有引力互相作用的理論。而牛頓在蘋果樹旁悟出的東西，根據(jù)斯蒂克利的文字，應(yīng)該是指平方反比定律，而不是整套普適性理論。

對于第三個疑點，根據(jù)天體運動的研究與發(fā)展歷史可以看出，法國天文學(xué)家布里阿德斯（Isma?l Bullialdus）于1645年就提出了平方反比關(guān)系模型，之后英國皇家學(xué)會的胡克、哈雷（Edmund Halley）和雷恩（Christopher Wren）都對引力問題進行了研究并作出了重要貢獻。

其中胡克首先使用了“萬有引力”這個詞并提出了三條假設(shè)，實際上已包含了有關(guān)萬有引力的所有問題，所缺乏的只是定量的表述和論證。

然而，還有一種說法認為，牛頓之所以在晚年向斯蒂克利提到蘋果故事，是為了把他發(fā)現(xiàn)萬有引力的時間故意改寫在與胡克通信之前（胡克認為牛頓從中剽竊了他的平方反比定律），從而且造出蘋果神話，其目的顯然是為了要獨吞萬有引力這項成果。

對于“蘋果理論”的來源，德國數(shù)學(xué)家高斯提出了也許是最合理的解釋。作為牛頓的支持者，在聽說蘋果下落的故事后非常憤慨，大喊道：愚蠢！蘋果的故事簡直太荒唐了。不管蘋果是否落下來，人們怎么能夠相信，會在加速或者減速的方式下發(fā)現(xiàn)萬有引力呢？

毫無疑問，他認為這只是一個傳言，且事實的真相是這樣的：

有一個愚蠢或令人討厭的人來找牛頓，問他是如何產(chǎn)生這偉大的發(fā)現(xiàn)的，牛頓想避開這個討厭的家伙并盡快趕走他，于是就回答說一個蘋果掉在了他的鼻子上。

于是這愚蠢的家伙滿足地離開了，這就是關(guān)于牛頓蘋果故事的全部。

那當年令牛頓受到啟發(fā)的那棵生長在牛頓的故鄉(xiāng)伍爾斯索普莊園的蘋果樹現(xiàn)在怎么樣了呢？

很遺憾，它于1820年被暴風(fēng)雨刮倒，但其枝條卻在世界各地生根發(fā)芽，包括英國劍橋大學(xué)、阿根廷巴爾賽羅學(xué)院、中國天津大學(xué)、上海辰山植物園等地，為世人傳遞牛頓的科學(xué)精神與蘋果佳話。

牛頓蘋果樹的其中三棵后代

分別位于劍橋大學(xué)三一學(xué)院、劍橋大學(xué)植物園、阿根廷巴爾賽羅學(xué)院

via:wikipedia

看完上面的文字，是否刷新了大家的認知呢？超模君帶大家穿過歷史的層層迷霧，還原出歷史真實的面貌，也還原出一個有血有肉的真實的牛頓，而不是經(jīng)過后人層層修飾的“完美”樣貌。

最后超模君用英國詩人蒲松（Alexander Pope）對這個全才的評價作為本文的結(jié)尾，紀念這個偉大的、同時也是孤獨的天才。

茫茫滄海夜，萬物匿其行。

天公降牛頓，處處皆光明。

Nature and nature's laws lay hid in the night.

God said, Let Newton be! and all was light!

本文由超級數(shù)學(xué)建模編輯和整理

部分資料來源于《上帝擲骰子嗎？：量子物理史話》、《數(shù)學(xué)大師：從芝諾到龐加萊》