非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)

牛顿,可以说是一个在中国都大名鼎鼎的伟人,他开创了经典力学,在数学和光学上也是成就卓越。关于他和苹果的故事可以说是“中国人童年必听励志故事”。除此之外,可能我们大家不太了解的是,牛顿还是物理界学届第一撕X王,可以说,和牛顿对撕的人下场都很惨,接下来让我们一起来看看牛顿的光荣事迹。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(1)

狂怼胡克

胡克,被称为“英国达芬奇”。胡克也是一位非常伟大的科学家,在20多岁,还只是“区区”大学生的胡克,就发现了弹性力学的基本定理——胡克定律。这位呆萌呆萌的老人家就是胡克了。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(2)

这个人最六的是基本哪个领域,都玩的转。物理学发现了胡克定律。机械制造,改良了显微镜。在光学和生物学上也有重要成就,首次发现“细胞”(其实是细胞壁),“cell”这个词沿用至今。没错,“微生物学”之父就是他。闲的没事,看看星星,观测到了火星运动的轨迹。轻轻松松开了N个学科有木有。

胡克在建筑领域也颇有所长。1666年,伦敦大火,一万三千间民房被焚,是伦敦有史可载上最大的一次火灾。胡克便以助手及测量员的身份,随行英国皇家学会的建筑大师雷恩爵士迅速投入到伦敦的重建当中去,设计了一批优美古雅的建筑,后来的格林尼治天文台,也是出于二人之手。

明白了吧,为啥他被称为“英国达芬奇”了。

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那为什么他会名气如此低呢,就是因为和牛顿的对撕。

和胡克的对撕,可以说是牛顿人生最大的污点。

这可能是科学史上规模最为宏大的撕逼,它的波及领域最重:从光学的波动说和粒子说的启动,到万有引力定律的提出;它绵延的时间极长:达到了整整三十年。最终以牛顿的全面胜利告终。

这两个人的矛盾冲突点起源于牛顿发明了第一版反射望远镜,这入侵了胡克最擅长的领域,嫉妒的胡克仗着自己是英国皇家学会实验主任,直接在英国皇家学会说他抄袭。

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然而碰上了吵架能手牛顿,直接抓住要害,要求胡克拿出实物,最终胡克没有拿出实物,不了了之。

后来嫉妒心强的胡克在多个场合怼上牛顿。可惜都没有怼赢。报复心强的牛顿也屡屡拆胡克的台。

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大部分人都认为,万有引力定律是牛顿凭借一己之力推算出来的,事实上并非如此。事实上早在牛顿之前,开普勒就提出了行星三大运动定律,而胡克更厉害,1674年,胡克发表了一本名为《试证地球的运动中》的著作。胡克在这本书中阐述了自己的行星运动理论:一切天体都具有倾向起中心的吸引力或重力(似乎是在讲万有引力);天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变(仿佛又在讲牛顿第三定律);离吸引中心越近,吸引力越大;行星的运动是惯性、外在引力和自身引力共同作用的结果。

然而,他有个致命的弱点,就是数学不太好......

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因为数学不好,胡克只能用他的公式来解释行星绕日的圆周运动,其他情况就无能为力。1679年,胡克给牛顿写信求救(这是心有多大)。这时候,数学成绩爆表的牛顿跑了出来,搞定了剩下的所有问题,结果震惊整个物理学界,被大家认为是万有引力定律的发现者。并且还发表了一部具有划时代意义的论文集,在牛顿笔下诞生了。那就是物理界的圣经——《自然哲学的数学原理》

这时候胡克不服啊,“明明是老子先发现的定律,咋就成你牛顿的成绩了呢?

物理学界最强对撕就此展开。

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胡克当时气的啊,他随后把这件事告诉了牛顿的好基友哈雷,暗示自己早就完成了引力定律的公式推导。于是,老实人哈雷来救场了。

哈雷给牛顿写信,说胡克承认这个定律是牛顿证明的,但是牛顿至少应该在序言里提一下胡克,毕竟这个东西还是胡克先发现的。牛顿看在好基友的面子上,做出了妥协。在《原理》中注解说明霍恩、胡克、哈雷曾各自独立地发现了引力反比定律。

可是,傲慢嫉妒心超强的胡克没有就此罢休,多次发表文章攻击牛顿。于是牛顿在回信里说了这么一句话:“(胡克)至少必须节制一下他的虚伪。”并且,他在《原理》出版之前,把书里面大部分涉及到胡克的引用统统删掉了。

知道这件事的胡克,当时就被气得一颠一颠,就差没有原地爆炸了。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(8)

最后,胡克忍无可忍,上告英国皇家学会,说他盗用了自己的研究成果。牛顿也是够赖皮,他死活不承认,于是两人就在科学院上吵得不可开交。

牛顿首先就当头一炮,承认收到了胡克的来信,而且拿出确凿的证据证明自己在1665年就发现了这个定律,当时加上名字,完全是看在好基友哈雷的面子上。

直接打了胡克一个措手不及。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(9)

而且,牛顿直接在现场从新验证了一遍,直接挑衅胡克,让胡克也来推导一下。

胡克数学太烂,推导不出来,开始翻老帐,还进行人身攻击(一句话:no zuo no die)。这下把牛顿可气坏了,新仇旧账一起算,直接开始怒怼。最终,胡克也没有得到他想要的结果。

怒火攻心,又无处发泄,活生生把自己气病了。

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1703年3月3日,双目失明的胡克带着遗憾,在伦敦格雷欣学院去世了。而胡克去世后,牛顿就马不停蹄地开展了他的报复工作。

当时已经在英国皇家学会担任主席的牛顿,先是将皇家学会里的胡克实验室和胡克图书馆解散了,然后把胡克生前的所有研究成果、研究资料和实验仪器要么分散出去,要么销毁掉。到最后,甚至是胡克的唯一一张画像,也没有被放过。

于是,在此后的300年里,胡克就一直被描述成是一个,多疑多病、沉默孤僻、爱争功、难共事的人。是一个,因为先天生理的缺陷,而导致心理扭曲的变态。(不过胡克的确是一个傲慢、好大喜功、嫉妒心强以及比较低情商的人)

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牛顿有一句被人认为是非常谦虚的名言:我好像是一个在海边玩耍的孩子,不时为拾到比通常更光滑的石子或更美丽的 贝壳而欢欣鼓舞,而展现在我面前的是完全未探明的真理之海。

这句话的背景其实是这样的,因为他一直以来撕了不少人,给自己招了很多敌人。后来就有些人开始攻击他,大致意思是这样的:

“你牛顿有什么厉害的?”

结果牛顿他老人家轻描淡写,说了上面这句话。意思是啥呢,“我确实没什么厉害的,可你们这些连贝壳都捡不着的人,嗯,都是垃圾。”

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干翻莱布尼茨

莱布尼茨,微积分的创始人。就是下面一头秀丽黑发的这位。莱布尼茨还在逻辑学、哲学上具有重要贡献。

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莱布尼茨和牛顿互掐的根本原因是,两个人一直声明自己才是微积分的发明人。

我们都知道,胡克一开始研究引力定律的时候,因为数学能力不行,只得到了一个局限性较大的结论。牛顿同志研究到这里的时候,发现要得到更广泛结论的话,现有的所有数学工具是不够的。他确实牛,结果硬生生自己发明了一套数学工具,将胡克未解决的问题搞定了,这便是后来的微积分。

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最重要的是,牛顿创立了称之为流数法的微积分。但牛顿在其大半生的时间里,却并没有将这一发明公之于世,而仅仅是将自己的私人稿件在朋友之间传阅。牛顿直到发明微积分10年之后,才正式出版相关著作。

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莱布尼茨虽然晚于牛顿发明微积分,但是其公布著作的时间早于牛顿。并且发明了一套与之相关、非常完善的符号体系、运算体系。他将自己的成果发表在多家专业刊物上,其成果在欧洲得到了广泛的应用。

牛顿和莱布尼茨就微积分的创立而言,尽管二者在背景、方法和形式上存在差异、各有特色,但二者的功绩是相当的。按理说,两个人完全没有互掐的必要。

可是有人看热闹不嫌事大,瑞士数学家德丢勒在这本小册子中认为,莱布尼茨的微积分工作从牛顿那里有所借鉴,进一步莱布尼茨又被英国数学家指责为剽窃者。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(16)

在1699年初,皇家学会(牛顿也是其中的一员)的其他成员们指控莱布尼茨剽窃了牛顿的成果,争论在1711年全面爆发了。牛顿所在的英国皇家学会宣布,一项调查表明了牛顿才是真正的发现者,而莱布尼茨被斥为骗子。但在后来,发现该调查评论莱布尼茨的结语是由牛顿本人书写,因此该调查遭到了质疑。(牛顿是皇家学会主席,结语由他写其实是正常流程。)

这样就造成了支持莱布尼茨的欧陆数学家和支持牛顿的英国数学家两派的不和,甚至互相尖锐地攻击对方。

欧洲科学家迅速组建“反牛”联盟,莱布尼茨阵营的约翰·伯努利向全欧洲数学家提出“最速降线”问题挑战,还专程将问题寄给牛顿,看牛顿能否解出。牛顿怒不可遏,一夜就给出正解,打脸约翰·伯努利,直言“数学问题上我不希望被外国人戏弄。”

之后,莱布尼茨进行了一连串的反击,还在1711-1712年连续两次向学会秘书长递交言辞激烈的抗议,表达对牛顿的不满(皇家学会主席是牛顿......);皇家学会之外,莱布尼茨更是和伯努利联手写下匿名传单,寄送给全欧洲各大学术机构,表达是莱布尼茨发明了微积分。

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这只会让牛顿的怒火愈发激烈,牛顿随后以皇家学会的名义,组建起一支十一人委员会,来处理两人之间的争端。

牛顿为委员会匿名提供了详实的资料,从自己早期微积分的研究经历再到与莱布尼茨的通信细则(都是实锤),这些详细的陈述和理由都被记录在案,表示牛顿先生是毫无异议的微积分第一发明人。

甚至,就连莱布尼茨阵营一方,在牛顿的强大攻势下,都出现了崩裂:约翰·伯努利被打脸之后,就不太敢跟牛顿正面冲突;莱布尼茨服务的汉诺威宫廷选帝侯,后来继承了英伦王位的乔治国王前来英国上任,为了避免牛顿与莱布尼茨之间产生不快,都不敢带莱布尼茨前往伦敦赴任。连莱布尼茨自己人对他都不够信任,牛顿一方自然更觉占理。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(18)

最后,1716年,莱布尼茨在疾病中郁郁而终,牛顿心安理得地在第三版《原理》中,将莱布尼茨的名字尽数删除。皇家学会的调查报告,成为了牛顿最满意的对另一方的反击。

这件事的结果,使得两派数学家在数学的发展上分道扬镳,停止了思想交换。一定程度上阻碍了数学的发展,当然,我们现在看来这互撕特别无语,因为他们两个在微积分上的发明完全独立且不存在任何借鉴。在牛顿和莱布尼茨二人死后很久,事情终于得到澄清,调查证实两人确实是相互独立地完成了微积分的发明。

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所以我们现在把莱布尼茨和牛顿共同视为微积分创始人。

死掐惠更斯

牛顿与法国科学院的掌门人惠更斯的互掐就显得比较文明了。

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一个原因是惠更斯成名已久,德高望重,是科学届的前辈。而且身为法国科学院的掌门人,弟子众多。掐的太狠对牛顿压根没有好处。

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惠更斯和牛顿的互掐主要是理念的不同,他们对掐的领域是光学。惠更斯是波动说的创始人,牛顿则是微粒说的创始人。(这件事情胡克也参与了,怼了牛顿,也是唯一怼赢的一次,后来怼嗨了,把惠更斯也怼了......)

两个人都有各自的支持者。惠更斯当时在数学、天文学、光学诸方面已多有建树,被 荷兰国人视为与大文豪斯宾诺莎齐名的国宝。 牛顿更是不同凡响, 被英国尊奉为超级巨星、 科坛泰斗。

两个人都想证明自己在光学上的扛把子地位,所以牛顿和惠更斯都力证自己的才是正确理论。

崇拜权威的心理使大多数人倒向以牛顿为代表的微粒学派。 他们在各自的领域里已经各有所建树, 而且他们的观点都能解释许多生活中人们常见的现象, 再加上人们对于权威的迷信, 所以导致了偏激的争执。 牛顿开始并没有完全否定波动说, 也不是微粒说偏执的支持者。

后来这些支持者火上浇油,牛顿被上赶着下场对撕。

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所以后来牛顿在很多论文中对惠更斯的波动说进行了反驳。

在成功干翻胡克后,牛顿集中精力于惠更斯互掐,但是惠更斯已经去世多年。

然而牛顿还是没有放过惠更斯。开始单方面撕X。

牛顿出版巨著《光学》,这本著作汇聚了牛顿在剑桥三十年研究的心力,从粒子的角度,阐明了反射、折射、透镜成像、眼睛作用模式、光谱等方方面面的内容,他更从波动说中汲取养分,将波动说中的震动、周期等理论引入粒子论,全面完善补足了粒子学说。紧接着他将波动说无法解释的问题一一提出,并对惠更斯当年的《光论》加以驳斥。死人是没有办法反驳的,牛顿最终以一己之力,扭转了光学两大理论交锋局势,此后的一个世纪,微粒说一直牢牢占据着光学研究的主流,

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不过其实牛顿和惠更斯的学说都有缺陷,直到爱因斯坦将二者融合,才至大成。

除了这三件著名的对撕案例,牛顿在当时几乎撕遍了全欧洲的一流学者。同格林尼治天文台长弗兰斯蒂德关系也非常差(牛顿剽窃了他的重要观测数据的确做的非常......)。

但是,牛顿之所以撕的如此理直气壮,是因为他的确有实力,胡克确实先摸到了万有引力定律的边缘,可他没有耐下心去,最后是牛顿花费了巨大的心力不断研究,出版了《原理》,为什么名誉不能归功于胡克?——因为当时有那么多人靠直觉猜测过平方反比定律之下的椭圆轨道,而只有牛顿面对哈雷的提问,有底气说一句:“我算过。”而在微积分上,牛顿的贡献的确与莱布尼茨的不同。两个人都为微积分的建立做出了巨大的贡献。

最重要的是,牛顿对于科学的热爱值得我们每一个人学习。他在科学上具有疯狂的专注与投入。

当时,牛顿正在做关于光线和色彩的研究,他想弄明白人的眼睛到底是如何感受光线的,便做了这个实验。

具体内容是怎样的呢?翻译部分内容如下:

“我把针从骨头和眼球之间刺进去,尽量靠近眼球背面,然后用针的末端压迫眼球,让眼球产生弯曲……”

是的,他将一根针硬生生刺进了自己的眼球!

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(牛顿笔记本内容摘录)

人无完人,牛顿在科学上的建树是不容置疑的。他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。

非牛顿到底有多强(物理界第一撕X王)(25)

在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律 。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。

在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。

在经济学上,牛顿提出金本位制度。

相比于牛顿的奇闻趣事,我们更应该记住的是他对人类做出的巨大贡献。

3月31日,是牛顿逝世291年,而也就在这天,霍金将葬在牛顿身边。

星际迷航里,霍金与牛顿相会的场面也将在天堂实现。众多物理大牛如果天堂相遇,相必也是一番奇景吧。

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