玻璃流动探索者分享 http://blog.sciencenet.cn/u/mqjiang 中国科学院力学研究所 非线性力学国家重点实验室 Associate Prof., Ph.D.

博文

科学史上著名公案——牛顿-胡克之争

已有 5382 次阅读 2008-8-24 15:21 |个人分类:科学史话|关键词:科学史| 科学史

 ·方舟子·

    今天一般人知道胡克(1635-1703)这个名字,是因为在初中物理
学到的胡克定律:在弹性限度内,弹簧的弹力和弹簧的长度变化成正比。
其实胡克在多个领域都做出了杰出贡献:首次用显微镜看到并命名
细胞,首次观察到火星和木星的自转,发现双星,首次测量恒星的视差,
发明了轮形气压计、液体比重计、风速计里程计、现在还在车辆的传动
装置中使用的万向节、钟表的游丝、后来用于相机的可变光圈……,并
且还是当时有数的建筑设计师,如此多才多艺,难怪后来有人称之为
“英国的达芬奇”。但是在胡克死后两百多年间,他几乎被人遗忘了,
直到20世纪他做为大科学家的地位才被确认。这主要是由于他惹恼了一
个人,一个比他更伟大、更有势力、最不该去惹的人——牛顿。

    牛顿其实是胡克的晚辈。早在1662年,胡克已成为英国新成立不久
的王家学会的实验主管,负责演示王家学会的实验,并在次年成为学会
会员。而此时牛顿还是剑桥的本科生。1669年,牛顿当上剑桥的教授,
开始讲授他的光学研究。1672年年初,牛顿被选为王家学会会员,做为
见面礼,他给学会寄去一篇证明白光是不同颜色光的混合的论文,提出
光是由粒子组成的,遭到了认为光是一种波的胡克的猛烈抨击。牛顿无
法忍受,威胁要退出学会。在学会的书记劝说并提出免去牛顿应缴纳的
会费的条件下,牛顿留了下来。

    但是在1675年,牛顿发表的另一篇光学论文招来了胡克更猛烈的抨
击。胡克认为牛顿论文中的大部分内容是从他在1665年发表的《显微图
谱》一书中的有关论述中搬来的,只是做了某些发挥。两人进行了一番
貌似彬彬有礼其实暗藏讥讽的通信。牛顿在1676年2月5日致胡克的信中,
写道:“笛卡儿(的光学研究)迈出了很好的一步。你在一些方面又增
添了许多,特别是对薄板颜色进行了哲学考虑。如果我看得更远一点的
话,是因为我站在巨人的肩膀上。”后面这句话被认为是牛顿的谦虚,
后来被许多人当成座右铭,但是如果我们知道牛顿其实看重实验和数学
计算而蔑视胡克的哲学思考,并且胡克身材不高、驼背得很厉害的话,
就可以明白牛顿的这句话并不是在恭维胡克。这场争论的结果是,牛顿
疏远了王家学会,而且决定等胡克死后再发表有关光学的论著,在这部
1704年——胡克死后的第二年——出版的著作中,牛顿完全不提胡克对
薄板颜色研究的贡献。

    但此时牛顿还是个崭露头角的年轻教授,面对前辈的批评他只能忍
气吞声。1687年《自然哲学的数学原理》的出版才确立了牛顿做为英国
科学界第一人的地位。这本书是在哈雷的鼓励和资助下出版的。哈雷、
胡克和著名建筑师雷恩都在研究万有引力,也都认为引力的大小与
距离的平方成反比,但是他们都无法从引力反比定律推导出开普勒行星
定律。1684年,哈雷为此到剑桥大学拜访牛顿,牛顿告诉他他早已解决了
这个问题,但是没有公开发表。在哈雷的劝说下,牛顿于1686年将其研
究成果写成专著《自然哲学的数学原理》交给王家学会审阅。

    在王家学会的会议上,胡克指出引力反比定律是他告诉牛顿的,牛
顿应该在专著的前言中提到他的贡献。胡克早在1674年曾经发表过一篇
有关引力的论文,提出三条假设:所有天体彼此之间都存在引力;如果
没有引力的作用,天体将在惯性作用下做直线运动;物体之间距离越近,
则引力越强。这几乎是在定性描述万有引力定律。1679年,胡克写信代
表王家学会向牛顿约稿时,进一步提到引力的大小与距离的平方成反比。

    牛顿没有参加那次王家学会的会议,从哈雷的来信知悉胡克的要求
后,牛顿承认胡克曾经在1679年的信中告诉他引力反比定律,但是胡
克对这一定律的描述并不准确。他本人早在大约20年前(1666年)就发
现了这一定律,并写信告诉了他人,并不需要从胡克那里获悉。从其他
资料看,牛顿所说的是事实。他在1665年就已发现了万有引力定律,并
试图用它计算月球的轨道。可惜当时测定的地球半径是错的,牛顿未能
获得满意的计算结果,就暂时放弃了这一研究。1670年之后有了更准确
的地球半径数据之后,牛顿才重新研究引力问题。在哈雷的斡旋下,
牛顿的态度软化,进一步承认胡克的来信刺激了他重新研究引力问题,
并且承认胡克告诉了他一些他不知道的实验结果。做为妥协,牛顿提出
在《数学原理》的有关部分加一条注解,说明引力反比定律也被雷恩、
胡克和哈雷独立地发现。

    《数学原理》的出版给牛顿带来了巨大的声誉,也越发让胡克觉得
自己的贡献没有得到应有的承认。他在1689年2月15日的日记评论此事
时,抱怨“利益没有良心”。1690年2月在王家学会的一次演讲中,他
讽刺道:“牛顿帮了我大忙,我本人多年前首先发现并向学会展示的
引力性质被他当成自己的发明印刷出版。”他后来又写下一篇未出版的
备忘录叙述他与牛顿的争执“真相”。但胡克的抱怨无人理睬。这个事
件让他的余生充满了阴影,让他变得越来越抑郁、多疑和忌妒。

    1703年,胡克在备受疾病折磨后逝世。几个月后,牛顿当选王家学会
会长,并计划给学会找一个新地址。1710年,学会完成搬迁,在这一过程
中,胡克的许多收藏和仪器都丢失了。同时丢失的还有胡克的画像。胡克
据说长得瘦小、驼背和丑陋,因此不难理解他不喜欢让画家画像。王家
学会的画像是唯一的一幅,它的丢失意味着后人再也无法知道胡克究竟
长什么样。有人难免要怀疑是牛顿利用职权从中作梗,故意将胡克画像销
毁。2003年有一位历史学家声称找到了胡克的画像,但随后被证明是别人
的画像。在一份保留至今的文件中有胡克的封印,封印上有一个头像,它
是不是胡克的头像?没法确定。

    在胡克、牛顿的时代,科学刚刚草创,学术规范还未完善,难免经常
出现优先权的争执。胡克不仅和牛顿争,也和荷兰大科学家惠更斯争游丝
表的发明权。牛顿与莱布尼兹有关微积分发明权的争执更是出名。若是在
现在,许多这类争执都可以避免。现在学术界为了避免争执,也为了鼓励
尽早发表成果,奉行的是谁先发表谁就有优先权。虽然牛顿自己发现了万
有引力定律,但是既然胡克比他更早发表了有关论文,不管其论文是多么
粗糙,牛顿也应该在后发表的论文中提及胡克的成果,明知而不提就有剽
窃的嫌疑。

2008.8.3.

(《经济观察报》2008.8.18)


http://blog.sciencenet.cn/blog-43310-35961.html

上一篇:天文奇观-日全食
下一篇:科学史上著名公案——谁是海王星的真正发现者

2 林耀文 twxz

发表评论 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-8-22 21:17

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部