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        1. 牛頓的萬有引力定律,是從中國明朝的書里抄襲的嗎?

          科普中國
          公眾科普,科學傳播。
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          最近,一些網絡平臺上出現了不少讓人哭笑不得的“科學史科普”“短視頻科普”。比如有這樣一個說法,引發廣泛關注:

          萬有引力定律并不是牛頓發現的。實際上,牛頓從中國明朝一本名叫《奇器圖說》的書中,盜取了中國人王徵發現的萬有引力。

          圖片來源:新聞截圖

          光看時間,似乎挺有道理的。牛頓通過其書《自然哲學的數學原理》,發表萬有引力的觀點是在 1687 年,換算過來是為清朝康熙二十六年。而王徵《奇器圖說》呢,則出版于明朝天啟七年(1627 年)。如果在明朝出版的書里,就已經出現了牛頓在 60 年后才會發表的科學原理——那看起來后者抄襲前者,大概就是板上釘釘的事情了呀!

          聽著很厲害是吧,讓我們仔細看看這個《奇器圖說》是怎么回事,牛頓發現的萬有引力定律又是怎么回事呢?

          書名就指出:明朝學者在學習歐洲科學知識

          首先我們要明確“奇器圖說”并不是這本書的完整名字,在前面還有“遠西”二字,是指從傳教士那里學習到知識。中國對西邊土地和文化的認識,有西域、西天、天方指代遠近不同的稱呼,等到利瑪竇等傳教士來到中國,又發明了“遠西”“泰西”“大西洋”等名詞。這些名詞實際上反映了在漫長年代,我們逐漸認識世界的過程[1]。

          《遠西奇器圖說》是由德國籍傳教士鄧玉函口授,王徵撰寫、繪圖并在揚州刊刻,成書于 1627 年。它是我國第一部介紹近代歐洲機械工程學和力學的圖書。而《遠西奇器圖說》[2]里所謂“介紹萬有引力的描述”,其實是釋讀這段文字的網友……讀錯了。

          卷一第十七頁:“最重無過于地,地在天之下,必在中心?!?/p>

          卷一第十九頁:“各體各欲直下至地心方止。蓋重性就下,而地心乃其本所。故而譬如磁石吸鐵,鐵性就石。不論石之在上在下在左在右,而鐵必就之者,其性然也?!?/p>

          我們都接受過牛頓物理學的教育,讀這一段容易覺得這是中學物理課本。其實不然,這里說的并不是“萬有引力”,正如知乎網友指出的,這里面可一個“力”字都沒有提。

          前一段說的是“地心即中心”是亞里士多德地心說體系,并說明了為什么地球必然是圓的,因為地球中心也是宇宙中心。換言之,所謂“下方”,就是地球中心所在方向,上方則是頭頂方向,因為地球是圓球,所以世界各地的人們實際上都是朝向地心方向站立。

          圖片

          圖片來源:pexels

          后一段展開論述的是亞里士多德的“四元素說”,也就是亞里士多德物理學,強調“本性”如何,元素本性分為兩類,土、水兩種元素本性朝向下方運動,氣、火兩種元素本性朝向下方運動(還有以太在天上做圓周運動)。所以土、水這樣的重物組成了圓圓的地球。沒有“力”,而強調“本性”,這正是亞里士多德物理學的特征[3]。

          咱們現在覺得這個很好理解,很簡單,是因為學過了牛頓物理學,牛頓用萬有引力定律告訴我們亞里士多德哪些觀點對的,哪些觀點是錯的,錯在了哪里。在牛頓之前,很多人對于亞里士多德的說法都覺得無法理解——地球對面的人,那不就“倒立”了嗎?所以對面不可能有人吧?這個問題,就是歐洲學術歷史上著名的“對跖人問題”。

          直到大航海時代,歐洲航海家跨過了赤道和大西洋,發現了新大陸,人們才知道地球對面確實有人。

          科學家們曾經用磁力解釋太陽系

          至于后一段,類比于磁力,是英國女王伊麗莎白一世的御醫威廉·吉爾伯特(William Gilbert,1544年-1603 年)研究了磁石之后的思想。德國天文學家開普勒(Johannes Kepler,1571年-1630年)贊同吉爾伯特,他們試圖以此從物理學上來解釋地球為什么是圓的,地球為什么繞著太陽轉。他們和徐光啟、王徵是處于同一時代的人。嚴格來說,這種類比其實是錯誤的。畢竟(后來確認的)萬有引力和磁力性質差異很大。引力只有相互吸引,磁力有異性相吸,也有同性排斥。它們的來源也不一樣。這種曾經發生的錯誤認識,也恰恰說明了科學是一個逐漸發展,逐漸試錯的過程,沒有什么理論是一蹴而就,一直不變的。
          因此對于這幾段內容,個別網友有些望文生義,誤以為說到“向地心聚集”,就是萬有引力,這其實是由于不熟悉科學歷史導致的誤會。

          誤會發生的原因是,他們討論的是同一個現象(地圓),同一個課題(為什么是地圓)。亞里士多德認為地球是圓的,這個結論雖然具有一定的科學性,但是他并沒有真的描述清楚這個結論是如何正確推導出來的,他的某些前提如今來看是有錯誤的,因此只能說一種“定性”描述。

          牛頓萬有引力開創了物理學新時代

          要定量解決這個問題,需要開普勒、伽利略和牛頓兩位高人出場。開普勒指出行星繞太陽運行是橢圓軌道,從而徹底擺脫了古希臘人“完美圓形軌道”的觀念。伽利略開創了把數學定量分析引入了物理學,開始研究運動和力的關系,得以研究運動過程。

          圖片

          圖片來源:pixabay

          牛頓整理發展出來了三大運動學定律、萬有引力定律,還有今天大學生必學的數學——微積分。這些基于更復雜數學基礎之上的力學原理的發現,才成就了“牛頓力學”之名[4]。牛頓出手解決的第一個問題,來自英國天文學家哈雷。1684 年,哈雷向牛頓提出了一個當時未能解決的問題,如果一顆行星受到來自太陽的引力,這個引力與距離的平方成反比,那么它的軌道會是怎樣的。牛頓不假思索地回答,他已經證明了軌道是橢圓的。

          這段對話讓哈雷促使牛頓發表他的理論,其結果就是 1687 年發表那套三卷本的奇書《自然哲學的數學原理》。哈雷也因此得以計算他最為鐘愛的彗星軌道,預言了一顆彗星的回歸,這就是著名的哈雷彗星,它下一次回歸是在 2061 年。

          換言之,萬有引力理論不是區區幾十幾百字就能完全描述的。它必須植根于牛頓總結出來的物體的性質和作用(超越亞里士多德、吉爾伯特和開普勒)、三大運動定律(超越伽利略)、微積分(超越古希臘數學),從而解決橢圓軌道這種力和速度的大小、方向都在不斷變化的物理過程。

          萬有引力理論解決了從亞里士多德、哥白尼以來的重大課題——為什么地球是圓的,為什么太陽系是這樣的。牛頓力學重塑了我們對宇宙和日常世界的基本認知。今天我們即便是談論物理學之外的事物,也經常用到“力”這個概念,這一切都彰顯了牛頓力學的偉大影響。

          圖片

          圖片來源:pixabay

          對牛頓力學,王徵是學不到了,因為李自成攻進了北京去世那一年(1644年),他就去世了,此時牛頓才是個兩歲的幼兒。但我想假如他能穿越到后世,一定會更加勤奮學習,畢竟他是“南徐(光啟)北王”,是傳播西方學術最為有力的兩位明代學者之一。

          我們作為后人,不必掠牛頓之美強塞給王徵,而是要學習他的博大胸懷,善于學習的謙虛精神,這才是真正的自信。在此基礎上才能不斷創新,向前發展,假如我們沉湎于虛假的“往昔榮光”,忘記了現實差距,那也將失去未來。

          參考文獻

          [1] 吳孟雪,《明清時期歐洲人眼中的中國》前言,中華書局,2000年

          [2] 《祖本遠西奇器圖說錄最新制諸器圖說》,中華書局影印本,2016年

          [3] 亞里士多德,《物理學》,商務印書館“漢譯世界學術名著叢書”,1982年第一版。

          [4] 吳以義,《從哥白尼到牛頓:日心學說的確立》,上海人民出版社,2013年第一版。

          策劃制作

          作者丨孫正凡 天文博士,科普作者

          審核丨孫軼飛 河北醫科大學醫學教育史研究室主任

          策劃丨徐來

          責編丨林林、白莉

          評論
          天津—陳杰
          庶吉士級
          科學無國界,關鍵是要學習先人們的博大胸懷,善于學習的謙虛精神,這才是當下真正的自信。
          2023-10-19
          無限探索者
          大學士級
          我們不必掠牛頓之美強塞給王徵。萬有引力定律,是一個系統的學說,而不是零零星星的定性描述。中國明朝王徵也有這個思想,這一點值得在科學史上敘述。
          2023-10-19
          才達·布音
          貢士級
          牛頓萬有引力開創了物理學新時代
          2023-10-19
          韩国女主播裸奶头大尺度,久久久精彩视频,欧美99综合网,国产一级二级三级视频
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