牛頓與胡克的戰(zhàn)爭

江曉原

牛頓與萊布尼茨關(guān)于微積分發(fā)明權(quán)的爭執(zhí)廣為人知，其實(shí)從現(xiàn)有材料來看，曾經(jīng)在心理和情緒上給牛頓造成傷害的人，并不是和他爭執(zhí)多年的萊布尼茨，而是他的同胞、他在英國皇家學(xué)會的同事胡克。

最讓牛頓受傷的人

今天一說起牛頓，公眾首先想到的就是他的萬有引力理論，然而當(dāng)初牛頓最看重的卻是自己的光學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論。其實(shí)從古希臘的托勒密，到中世紀(jì)阿拉伯的天文學(xué)家，再到文藝復(fù)興后期的開普勒，都對光學(xué)極為重視，牛頓在這一點(diǎn)上仍然和自古以來的傳統(tǒng)保持著一致。

牛頓在1672年2月號的《皇家學(xué)會哲學(xué)通報》上發(fā)表了關(guān)于光學(xué)的稿件，這份稿件后來通常被稱為《光與色的理論》。當(dāng)時的皇家學(xué)會實(shí)驗(yàn)主任胡克，沒把牛頓這個剛剛當(dāng)選皇家學(xué)會會員的29歲年輕人太當(dāng)回事，他在沒有認(rèn)真研讀領(lǐng)會牛頓文章的情況下（據(jù)他自己說看了3個小時），就對《光與色的理論》發(fā)表了草率的評論，他在提交的報告中說，牛頓所陳述的現(xiàn)象“已被測試過千百遍”，而牛頓用來解釋光的顏色的假說是不能成立的。牛頓相信光是粒子，但在這篇稿件中，確有混淆“假說”與“得到實(shí)驗(yàn)確認(rèn)的理論”之嫌，胡克抓住這點(diǎn)瑕疵，就對牛頓的工作大加貶抑。

胡克不負(fù)責(zé)任的評論讓牛頓非常生氣——據(jù)說他是“因?yàn)楸蝗俗降矫《鷼狻?。牛頓是個內(nèi)向的人，剛當(dāng)選皇家學(xué)會會員，作為新人在科學(xué)界初試啼聲，就遭到胡克兜頭潑來冷水，確實(shí)大受打擊。在1672年12月5日給皇家學(xué)會秘書奧登伯格的信中，牛頓幽怨地說：“我已經(jīng)受夠了，因此決定今后只關(guān)心自己，不再關(guān)心促進(jìn)哲學(xué)計劃的實(shí)現(xiàn)。”有些研究者相信，牛頓當(dāng)時不愿發(fā)表他在微積分方面的發(fā)現(xiàn)，也與此有關(guān)。而次年，當(dāng)他得知起先贊成他的光學(xué)理論的大權(quán)威惠更斯也站到胡克陣線否定自己時，更是心灰意冷，竟致信奧登伯格，表示打算退出皇家學(xué)會。

飛揚(yáng)輕佻的胡克其人

胡克生于1635年，長牛頓8歲。他出身貧寒，13歲那年父親上吊自殺。胡克有繪畫天分，遂前往倫敦學(xué)畫，得到畫家賞識，入牛津基督教會學(xué)院，受到了很好的教育。大學(xué)畢業(yè)后，胡克進(jìn)入玻意耳實(shí)驗(yàn)室任助理，由此結(jié)識了皇家學(xué)會的許多早期會員，他本人也得以躋身皇家學(xué)會原始會員之列。

皇家學(xué)會成立于1660年，因?yàn)椴Ｒ舛年P(guān)系，胡克自1662年起擔(dān)任皇家學(xué)會實(shí)驗(yàn)主任，可謂“出道”甚早。到牛頓當(dāng)選皇家學(xué)會會員那年，胡克已經(jīng)擔(dān)任此職10年之久。近年的研究表明，胡克是皇家學(xué)會原始會員中最活躍的人，例如在1663～1664年間的52次學(xué)會會議中，胡克出席了47次。

胡克有成名作《顯微制圖》，書中不止論述了顯微技術(shù)，還有關(guān)于光的一些原始理論。這當(dāng)然和他的繪畫才能以及在顯微技術(shù)上的研究有關(guān)，同時也仍然有著前面所述自古以來重視光學(xué)的傳統(tǒng)的影子。牛頓曾細(xì)讀此書，據(jù)說私下里十分肯定這部著作。

但要說到為人，胡克和牛頓則大相徑庭。牛頓性格內(nèi)向，不近女色，寧愿在書齋里思索和做實(shí)驗(yàn)，研究他的光學(xué)、煉金術(shù)、萬有引力等等。胡克卻飛揚(yáng)輕佻、囂張高調(diào)，喜歡在咖啡館里高談闊論，身邊還經(jīng)常有情婦陪伴。胡克也是非常聰明的人，雖然在許多事情上淺嘗輒止，但涉獵廣泛，也算成就頗多。

牛頓雖因自己的光學(xué)理論被胡克否定而很受傷，但他仍然起身為自己辯護(hù)。他寫了反駁文章在皇家學(xué)會會議上宣讀，胡克出席了會議，牛頓的反駁讓他無言以對。這次會議的記錄發(fā)表在《皇家學(xué)會哲學(xué)通報》上。學(xué)會還做出決議，責(zé)成胡克重新評價牛頓的理論，并實(shí)施牛頓所說的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證牛頓的光學(xué)理論是否正確;還要求胡克盡快提交報告。考慮到胡克擔(dān)任皇家學(xué)會的實(shí)驗(yàn)主任，這對他來說確實(shí)責(zé)無旁貸。

1675年12月，牛頓又向皇家學(xué)會提交了兩篇光學(xué)論文：《解釋光的性質(zhì)的假說》和《論觀測》，他與胡克的爭端再次開啟。胡克說牛頓從《顯微制圖》中獲得了靈感，提出的理論卻是錯誤的。但胡克不得不執(zhí)行皇家學(xué)會4年前的決議，1676年4月27日，他在學(xué)會當(dāng)眾演示了牛頓《光與色的理論》中的實(shí)驗(yàn)，證明牛頓的理論是正確的。這樣用實(shí)驗(yàn)來定理論的真?zhèn)?，被牛頓稱為“實(shí)驗(yàn)的十字架”。

站在巨人的肩膀上

胡克和牛頓還在萬有引力問題上有爭端。萬有引力理論當(dāng)然有一個形成和完善的過程，有些人認(rèn)為，胡克在萬有引力理論的確立過程中有過貢獻(xiàn)，但這種觀點(diǎn)遠(yuǎn)未成為科學(xué)史上的共識。此事的梗概如下。

在牛頓《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》問世之前的十來年間，胡克也對行星運(yùn)動理論產(chǎn)生了興趣。1679年，他曾致信牛頓，企圖重建友好關(guān)系，并征求牛頓對行星運(yùn)動的看法。牛頓禮節(jié)性地回了信，信中談?wù)摿艘稽c(diǎn)關(guān)于重力作用下物體運(yùn)行軌道的內(nèi)容。不幸的是，牛頓信中談的這部分有錯誤，而胡克用他的小聰明敏銳地發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，于是就在皇家學(xué)會會議上公開了牛頓的信，并且耀武揚(yáng)威地指出牛頓的錯誤。

牛頓受此羞辱，仍很克制地給胡克回了信，承認(rèn)了自己的錯誤。然而再次不幸的是，牛頓這封信的論述中又有錯誤，而且又被胡克看出來了。胡克故技重演，再次在皇家學(xué)會會議上公開牛頓給他的復(fù)信，并且又對牛頓的錯誤大張旗鼓地談?wù)摿艘环?。按照牛頓研究權(quán)威懷特的意見，胡克雖然發(fā)現(xiàn)了牛頓的錯誤，甚至還憑小聰明猜到了正確答案，但他完全沒有能力從數(shù)學(xué)上證明自己的猜測。

雖然胡克以擅自公開他和牛頓的私人通信來博取聲譽(yù)、詆毀同行，純屬小人行徑，但他對牛頓的羞辱從客觀效果上來說，對牛頓還是有所啟發(fā)和幫助的。當(dāng)1687年《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》問世時，一切錯誤都已糾正，并且給出了完美的數(shù)學(xué)證明。

“假如我看得比較遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀保@是牛頓的名言，語出1676年2月5日牛頓致胡克的信中。在主流的科學(xué)史讀物中，通常從正面來理解這句話。但富有八卦情懷的科學(xué)史研究者則比較喜歡將這句話解釋成牛頓對胡克的諷刺，因?yàn)楹藗€子矮小，而且駝背，其貌不揚(yáng)。有考據(jù)癖的研究者還補(bǔ)充論證了牛頓寫這封信之前確實(shí)已見過胡克本人——牛頓當(dāng)選了皇家學(xué)會會員卻很少出席學(xué)會會議，而他1675年2月18日第一次出席會議時，幾乎逢會必到的胡克確實(shí)在場。

1703年發(fā)生了三件事：胡克去世、牛頓當(dāng)選皇家學(xué)會會長、皇家學(xué)會遷往新址。新會長，新會址，新氣象，但學(xué)會僅有的一幅胡克畫像在搬遷中丟失了。