无言的宇宙：隐藏在公式背后的故事

本文摘自《无言的宇宙》，[美]达纳·麦肯齐 著，李永学 译，北京联合出版公司，2018年1月出版

牛顿定律

问问大多数人，看他们知道有关牛顿的什么事情，你很可能会听到他们告诉你一个苹果从树上掉下来的故事。根据传说，牛顿在看到一个苹果掉下来时受到启发，意识到或许也可以用同一种力来解释行星的运动，从而构思了他的万有引力定律。而且后来的人们添油加醋，说牛顿或许是因为苹果砸在他的脑袋上才受到启发的。

还有一个同样未经证实的传说则与此相反；该传说于1858年第一次诉诸文字，是在英格兰一个名叫《注释与询问》的有趣杂志上首次披露的。根据一位名叫“W”的作者陈述，当时最负盛名的数学大家卡尔·弗里德里希·高斯40以如下方式否定了前面一个传说：“有关苹果的历史实在太荒唐了。事情无疑是这样发生的：有一次，一个喜欢纠缠不休的糊涂人找上了牛顿，一定要牛顿告诉他，引力定律这一伟大成果是如何被‘一举命中’的。牛顿发现眼前这人其蠢无比，就想快点摆脱他。于是牛顿告诉他，这是因为有一只苹果‘一举命中’了他的鼻子；这家伙一听就立刻全明白了，然后便满意地走了。”

人们应该怎样理解这类传说？实际上，苹果这一故事的内容比高斯意识到的更多（如果他的上述引言是真的话）。

这一故事可由两个来源加以证实，其一是著名的法国作家伏尔泰，他亲耳听牛顿的侄女说起。很难说他跟高斯想象中的“喜欢纠缠不休的糊涂人”有什么相近的地方！人们或许会把这个故事想象成实际发生的状况经过高密编码之后生成的版本。如果你不知道密码，你就会看到一个高斯如此强烈否定的卡通片式故事。

是有一棵苹果树吗？不错。这棵树就在英格兰的乌尔索普，在艾萨克·牛顿家的老宅田产内。他在那里一直住到1661年，然后去剑桥三一学院就读。而最重要的是，1665年，英格兰爆发了最后一次大瘟疫，是年牛顿回返故乡，并在田园静谧中度过了差不多两年时光。就在这期间，他发展了微积分的基础，并开始思考行星运动的问题。牛顿写道：“那时我正处于发明创造的高潮；我对数学与哲学的关注超过了那以后的任何时候。”

然而牛顿并不需要一个掉落下来的苹果来启发他，关于这一点高斯完全正确。这一问题的历史何止千百年，牛顿肯定是受到了这一问题本身的启发。月球、太阳和行星是否需要某种外部力量让它们运动？

如果需要，那又是什么呢？亚里士多德认为，构成天体的物质与地球不同，而且它们的自然运动轨迹是圆形的。开普勒认为需要一种推动力才能让行星保持在轨道上。笛卡儿或多或少赞同这一点；在他精心发展的理论中，宇宙是由旋流组成的；是这些旋流扫过了在轨道上运行的行星。作为一位青年学者，牛顿会对当时主要的科学辩论之一给予热情的关注，这是天经地义的。他设计了一个体系，在这一体系中，苹果与行星受到了同样的力作用。（因此苹果才会有如此重要的地位！在这一点上牛顿并没有苟同亚里士多德。）让人注目的是，行星也始终在自由下落；它们并不需要推动力。（在这一点上牛顿没有苟同笛卡儿和开普勒。）

作品简介：

《无言的宇宙》，[美]达纳·麦肯齐 著，李永学 译，北京联合出版公司，2018年1月出版

《无言的宇宙》向你讲述的是人类历史上24个美丽而伟大的公式背后的故事，从基本的1 + 1 = 2到揭示电磁现象的“麦克斯韦方程”，从著名的E = mc²到神秘的“汉密尔顿的四元数方程”，清晰地解释了每一个方程的含义、谁（如何）发现了它，他们在人类发展史上和现实生活中发挥的巨大作用。

这些故事既长知识又有趣，比如：

发现世界上最简单的方程，这意味着什么；

如果世间未曾有过“0”这个概念，将会怎样；

牛顿运动定律如是何使人类做到这一切的——从建设桥梁到预测天气；

一根劣质雪茄如何改变了量子力学的进程；

为什么鲸鱼（如果它们能和我们交流的话）会教给我们完全不同的几何概念？

同时，这本书也解释了为什么这些方程在诉说着关于宇宙的永恒的秘密，没有任何一种人类的表达方式可以与之匹敌。最重要的是它们如何令人惊讶地影响了人类历史和我们的日常生活。