科学界的欢喜冤家——胡克和牛顿

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　　作者：陈思雅

       胡克和牛顿在历史上也算是一对欢喜冤家。

　　牛顿的伟大似乎已毋庸置疑，有人认为，如果当时有诺贝尔奖，那么牛顿至少能得三次：万有引力定律、光学和化学的贡献，另外由于他在微积分上的造诣，还能得一次菲尔兹奖(数学最高奖)。

　　而提起罗伯特•胡克，人们会联想到胡克定律(弹性定律)。其实，胡克作为英国皇家学会会员，在物理学、化学、生物学、钟表和机械、建筑和测绘等领域都做出过重要贡献，被誉为“英国的达•芬奇”和“现代仪器发明之父”。

　　其实，两个人都在力学，光学，仪器等方面有着伟大的贡献。两人互相启发，但是也无需讳言，他们之间存在着不少的激烈争论，以致互相仇视。

　　胡克在吵架方面，已经是整个学术界的佼佼者，牛顿成长之后，在吵架方面也不遑多让，几乎吵遍了全欧洲的一流学者。胡克与牛顿首次结怨，是在牛顿将自己设计的第一版反射望远镜摆在皇家学会的案头之时。

　　反射望远镜是当时最先进的望远镜设计，它直接侵入了胡克在学会的两大擅长领域：光学与仪器设计。当这个小巧精致的，性能超过了历代折射式望远镜的模型出现，胡克感到地位受到挑战，反驳宣称先于牛顿七年便做出了一个仅有3厘米的反射望远镜，性能比其他长达15米的望远镜还强。

　　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。

　　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。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，在胡克死后的第二年，牛顿出版的著作中，完全不提胡克对薄板颜色研究的贡献。

　　胡克对平抛物体自由落体的椭圆轨道预测，事实上已经探及了万有引力定律、平方反比定律的边缘，1684年，伦敦市内的一家咖啡馆里，哈雷、建筑大师雷恩爵士和胡克的赌约(即关于两个月之内求证出行星与太阳之间的作用力是否遵循平方反比定律，如若遵循，行星的轨道应该是什么形状)，又引发二人激烈的争吵。

　　两个月后，胡克和哈雷都没能给出合理的证明。哈雷自觉无法独立解决，他前往剑桥敲开了牛顿的家门。哈雷本以为牛顿要经过漫长的计算才能得出结果，可牛顿随口就报出了答案：椭圆形。哈雷问为什么，牛顿说：“我算过。”

　　在哈雷的强烈要求下，牛顿答应给哈雷提供一篇论文，详细阐述。

　　三个月后牛顿的信函从剑桥翩然而至，里面是牛顿用9页纸的篇幅写就的《绕转物体的研究》，这薄薄的9页纸的价值远远超过等重的黄金，此后在这9页纲要的基础上，牛顿将其扩充为三巨册版本的《论自然哲学的数学原理》，正式发表万有引力定律，以一人之力，将伽利略用于地面的力学体系和开普勒用于天空的力学体系加以统一，从纯数学的角度，来告诉世界究竟为什么。他告诉人们，原来周遭世界竟然与星体之间遵循着同样的定律。

　　如今这部作品已经成为科学史上最重要的科学著作，没有之一，它甚至知名到已经无需提及书的全名，仅说出《原理》二字，便众皆知晓。

　　《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，至今无人知晓胡克的真实面貌。

　　在胡克逝世的第二年，牛顿重启光学的波动说与微粒说之争，于当年出版巨著《光学》，这本著作汇聚了牛顿在剑桥三十年研究的心力，他更从波动说中汲取养分，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。当时惠更斯已在九年前病逝于荷兰海牙。波动说连失胡克与惠更斯两大支柱，牛顿以一己之力，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。

本文转载自科普中国，本作品为“科普中国-科技创新里程碑”原创，作者： 陈思雅。