吴国盛教授在人文清华云讲坛发表“瘟疫之年:重新认识牛顿”

2020年5月28日22:30:05吴国盛教授在人文清华云讲坛发表“瘟疫之年:重新认识牛顿”已关闭评论 3,995

【人文清华官网报道】4月16日19点,“人文清华云讲坛”第五场隆重开讲,著名科学史家、清华大学科学史系主任吴国盛教授登坛讲授《瘟疫之年:重新认识牛顿》,指出牛顿并不是在瘟疫之年发现万有引力定律,牛顿也不是牛顿主义者,而是最后的魔法师。

吴国盛教授指出牛顿之所以成为最伟大的科学家,源于他的杰出贡献,在数学领域,他发明了微积分和二项式定理;在力学领域,他发现牛顿三定律;在天文学领域,他发现了万有引力定律;在光学领域,他发现白光是复合光,并发明了反射式望远镜。连爱因斯坦都说:“在他以前和以后,都还没有人能像他那样决定着西方的思想、研究和实践的方向。”

吴国盛教授在人文清华云讲坛发表“瘟疫之年:重新认识牛顿”

1665年-1666年,伦敦爆发大瘟疫,牛顿离开剑桥回到故乡。在老年牛顿的自述、《自然哲学的数学原理》第三版主编彭伯顿的叙述、伏尔泰的叙述以及牛顿传记作者斯图克利1752年的回忆中都说他在1666年发现了万有引力定律。这些导致“苹果神话”流传了几百年,世人都认为24岁的牛顿从苹果下落悟出了万有引力。但吴国盛教授指出这些叙述都源自牛顿自己,牛顿制造“苹果神话”有特别意图。事实上,牛顿真正发现万有引力定律,是在1685年-1686年之间。

吴国盛教授强调伟大的思想都有历史的渊源,万有引力定律其实是牛顿对前人科学思想的发展。

吴国盛教授在人文清华云讲坛发表“瘟疫之年:重新认识牛顿”

 

继哥白尼和开普勒发展出日心天文学之后 ,17世纪的超级天才、新物理学的鼻祖法国人笛卡尔,进一步打破了古希腊天球宇宙的概念,提出了涡旋宇宙说,指出宇宙由物质和运动构成,运动自我维持、数量守恒。将苹果与月亮相提并论是笛卡尔的思想,并非牛顿原创。

早期的牛顿深受笛卡尔影响。从1665年的瘟疫之年至1669年,牛顿推导出了离心力公式和平方反比公式,但他对地表重力的计算结果出了问题,因此他将引力问题搁置,仍然接受涡旋理论。

1667年-1684年,牛顿最主要的精力投入了炼金术实验,排在他兴趣第二位的是圣经年代学研究,在此之余,他做了光学实验和微积分的发明与完善。受炼金术思想影响,牛顿越来越相信作为超距作用的万有引力的存在。笛卡尔认为宇宙由无数的涡旋微粒组成,苹果落地、月亮绕地球转动,都是大量微粒碰撞的结果。而牛顿的万有引力是个超距作用,即两个物体之间即使隔着遥远的距离,不接触也能发生作用。

1684年,哈雷拜访牛顿,询问行星轨道是何种曲线,点燃了牛顿的热情,1684年8月-11月,牛顿严格证明了椭圆轨道需要平方反比引力。1686年-1687年,牛顿严格证明了球体引力公式,并发表了《自然哲学的数学原理》。在这本书中,他提出了牛顿三定律和万有引力定律,严格证明了不存在笛卡尔式的涡旋宇宙,否则开普勒定律就不能成立,并构造了新的天体体系。万有引力定律使得自由落体、潮汐、开普勒定律、岁差等许多现象能够被合理解释。由此,新的天文学终于有了坚实的物理基础,对古代科学的整体替代终于完成,牛顿成为科学革命的完成者。吴国盛教授表示牛顿物理学成了近代科学的典范,所提供的世界观和方法论至今基本没有被改变,其他学科都在向牛顿物理学看齐。能够建立科学的标准,恰恰是牛顿最牛的地方。

为什么是牛顿发现了万有引力定律?吴国盛教授指出首先是因为牛顿生在一个伟大的时代、并且是站在笛卡尔等巨人的肩膀上做研究。其次牛顿拥有超凡的数学能力和实验能力。第三,独特的宗教信仰和认识论对牛顿的研究影响深远。笛卡尔的上帝是唯理论的上帝,即上帝以高超的能力创造了一个理性宇宙,这样的世界人们只需要通过理性的方式认识就可以了。牛顿则相信唯意志论的上帝,即上帝的全知全善全能不在于他是否理性,而在于他能否自由挥洒意志,任何理性的构造都可以被上帝随时打破。面对唯意志论的上帝,人们认识世界的唯一方法是经验,通过对经验进行归纳总结,来揣摩世界的规律。牛顿万有引力的发现过程,实际是总结了大量物体运动的现象后再进行数学归纳。所以,牛顿能够提出和笛卡尔不一样的宇宙体系。

虽然牛顿发现了万有引力定律,但他并不相信引力是物体固有的,也不认为单凭引力可以维持太阳系的稳定性,而是认为引力可能是上帝之手在起作用。因此吴国盛教授提醒大家,牛顿本人并不是一个牛顿主义者。在牛顿看来,宇宙一半是机械的,一半是微妙的,归根结底由上帝来解释。

最后,吴国盛教授指出三个原因促使牛顿在晚年制造“苹果神话”。

首先优先权之争贯穿了牛顿的一生,牛顿就光学问题、万有引力定律问题与胡克争论不休,在微积分问题上与莱布尼茨争夺发明权。因此他在晚年抛出“苹果神话”,以显明自己优于其他对手。

其次,制造这个神话,也和他自恋自大的个性有关。

第三个原因,是为了掩盖引力概念的炼金术起源。1936年,著名的经济学家凯恩斯发现了牛顿手稿,经过研究发现,牛顿并不是理性时代的先师,而是最后的魔法师,他小心掩盖着他的炼金术活动与自己反对三位一体的异端信仰。

自3月19日起,“人文清华云讲坛”连续推出大型直播公开课,继国际问题专家阎学通、礼学家彭林、人类学家景军、影视理论评论家尹鸿、科学史家吴国盛之后,法学家张明楷等学者也将相继开坛授课。每周一位清华大学著名学者,以深度思考看复杂社会,建构认识世界的多元视角。

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