星期三, 4月 23, 2014

虎克牛頓哈雷之間的故事

以下是FB上看到轉貼過來的

虎克(Robert Hooke)是個充滿創意和實作能力的科學家,他發明了真空泵、顯微鏡、望遠鏡、錨型擒縱機、擺輪遊絲、萬向接頭等等各式各樣的傑作,並提出彈性定律、發現細胞,甚至為在1666年9月被大火燒毀的倫敦進行城市設計。

哈雷(Edmond Halley)在1684年1月向虎克提出一個有關行星運動的問題:「我們從克卜勒(Johannes Kepler)的觀測和理論知道,天體是繞著太陽做橢圓形運動的,但是為什麼?這背後的規律是否可以用一個簡潔的數學定律描述?

虎克立刻宣稱他知道答案,然而哈雷等了很長的時間,始終等不到虎克推導的證明。迫切想知道答案的哈雷,想起一個隱居在劍橋的數學家──牛頓(Isaac Newton)。這個人以脾氣古怪、難搞的怪胎出名,但他確實是個天才,哈雷只能將希望放在他身上。

牛頓是個從小就失去父親的孩子,母親也離開他十多年,直到再婚才回到家裡,因此跟牛頓的關係非常差。牛頓性情孤僻,從未有過家人和朋友的支持。或許就是因為這樣,他才把所有的心力都放在觀察自然現象、和思考背後的道理上。即使在劍橋大學求學時,也總是把自己關在房間裡,思索宇宙萬物的規律。現代一些心理學者,認為牛頓的這些特質,也有可能是他天生的亞斯伯格症造成的。

當哈雷找上牛頓時,牛頓已經隱居了13年之久。因為他在1671年發表的光學研究受到虎克的強力批評,牛頓甚至動怒威脅要離開皇家學會。最後,牛頓不願這些紛擾妨礙他的思考,便隱居了起來。

哈雷向牛頓表明了那個行星運動的問題。牛頓立刻回答這是因為平方反比的重力定律導出的結果,並輕描淡寫地說他已在五年前就完成推導,那份手稿散落在他堆滿書和筆記的房間,不過他可以重寫一份寄給哈雷。

因為之前虎克的經驗,哈雷不免懷疑牛頓是否又是個只會說空話的傢伙?正當哈雷這樣懷疑時,牛頓的信寄來了,信中確切推導出哈雷想要的答案。哈雷大感興奮,立刻回到劍橋,力勸牛頓出版他的理論。因為哈雷知道,牛頓的理論將會徹底改變人類的宇宙觀。

牛頓答應了哈雷的邀約,並動筆開始寫書。但哈雷向皇家學會洽詢出版事宜的時候,卻碰上了大麻煩。皇家學會前陣子出版的一本充滿精美手繪插圖的《魚類論》銷售不如預期,而那本書已經花盡皇家學會的年度預算,連哈雷的薪水都只能用庫存的冷門書籍支付。為了不讓這場科學革命胎死腹中,哈雷四處奔走,最後自費資助牛頓出版《自然哲學的數學原理》。

然而,牛頓再次受到虎克的攻擊,虎克到處向人宣稱牛頓的《自然哲學的數學原理》是剽竊他的研究成果。牛頓因此氣到將準備出版的《自然哲學的數學原理》第三冊的序中,一段感謝虎克、哈雷等人讓他重新思考行星運動問題的致謝詞,以及手稿中引用了虎克工作的部分,全數刪去,並從此不願意公開自己的任何發現。

牛頓有一句名言:「如果我看得遠一些,那是因為我站在了巨人的肩膀上。」時常被認為是不歸功於己的謙虛之詞。但不可否認地,牛頓是個性情乖癖、脾氣暴躁的天才,並因為種種事件對虎克充滿敵意,所以也有些人認為那句話是在嘲諷虎克是個其貌不揚、成就又不如他的矮子。

牛頓在虎克過世後,當上皇家學會會長。有些人懷疑原本掛在皇家學會的虎克肖像畫,是被牛頓拿去燒掉的。牛頓甚至試圖燒毀大量虎克的手稿和文章,但沒有成功。考慮到虎克對他的種種攻訐,有如此恨意似乎也是人之常情。而哈雷,或許是牛頓一生之中唯一的好友。沒有哈雷的全力支持,或許人類還要再等幾百年,才能脫離地球的束縛,往太空而去。

哈雷本人也是個研究廣泛的大科學家,他闡明了太陽和大氣層運動的關係,因此造成信風和季雨的現象。他製作了潛水鐘,並自己進行測試,不讓他人犯險。他甚至在人口統計學上也作出貢獻,徒步繞行巴黎,並比較倫敦和巴黎的人口成長情況,為人壽保險提供堅實的理論基礎。他也是一位勇敢的探險船船長,花了兩年的時間繪製地球的磁場分布圖,他發明的符號沿用至今。

哈雷最廣為人知的貢獻,當然是牛頓的理論讓他推導出彗星的運動。他在1705年宣稱:「文獻紀錄上,1456年、1531年、1607年和1682年出現的彗星其實是同一顆彗星,這顆彗星每76年會造訪地球一次,而且它將會在1758年,也就是53年後再度造訪。」這個精準的預言打破了神秘主義者主張「彗星是帶來災禍的掃把星」的詮釋,並在哈雷過世之後,被世界各地的無數天文學家所證實。

現在的我們知道,哈雷將會在2061年回來,而且他的功蹟將永存我們的心中。

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