牛顿与胡克之争

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、天文学、气象学、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”。值得一提的是,胡克不仅理论功底深厚,而且在实验仪器制造方面也走在了同时代科学家的前列,被誉为“现代仪器发明之父”。在早期以实验研究为基础的英国皇家学会,他称得上是重量级人物。牛顿比胡克晚些进入英国皇家学会,历史上,两人曾在力学和光学领域进行过激烈的争论,即著名的“牛顿与胡克之争”。

胡克对天体引力作过深入的研究,1674年发表的《试证地球的运动》,总结了行星运动的理论:一切天体都受到引力的作用;如果天体不受引力作用,将保持直线运动;天体离引力中心越近,受到的引力越大。这其实就是万有引力定律的定性描述,离牛顿的学说已经很近了。后来他进一步发现了引力的平方反比定律,并在1679年给牛顿的一封信中提到了这一点,但是他在信中说得很模糊,未将其定量描述。也许牛顿认为自己在1666年就发现了引力的平方反比定律,并且还写信告诉了别人,所以没有对这封信作出积极的回应。1686年,牛顿完成《自然哲学的数学原理》,奠定了其在英国科学界领军人的地位。在该书中,牛顿用数学推理证明了引力的平方反比定律。此后,世人公认牛顿是万有引力定律的发现者,然而胡克仍然坚持要求牛顿承认他才是万有引力定律中平方反比定律的首创者,由此产生了科学史上一桩著名的公案。另外,在光学领域,支持光的波动说的胡克也与支持光的粒子说的牛顿发生过激烈的争论。

物理学家马克思·冯·劳厄(Max von Laue)说:“优先权问题在一切科学史中都构成了不幸的一章。”对于牛顿与胡克之争,人们也往往将注意力集中在这场争论的消极面上。例如,有人将胡克遭遇的“不公平对待”归咎于其性格悲剧,进而认为胡克处理矛盾的方式简单而粗暴,引起了牛顿的反感,因而拒绝给予他应有的承认。甚至有人说胡克心胸狭窄,当年阻挠英国皇家学会拨款资助牛顿出版《自然哲学的数学原理》,险些使这一巨著无法面世,因而引发牛顿的报复。当然,也有人指责牛顿狂妄自大,容不下别人,而且善于权术,利用自己作为英国皇家学会主席的权力,在英国皇家学会迁址过程中,故意弄丢了胡克的大部分实验仪器和书稿,甚至连胡克唯一的一张肖像画都未保存,以至于胡克成了同时代科学巨匠中唯一没有肖像画流传下来的人。有人甚至分析出牛顿写给胡克信中的名句“如果我看得更远一点的话,是因为我站在巨人的肩膀上”,其实是用来暗讽身材不高而且驼背的胡克。历史真相究竟如何,后人已无从考证。

但站在促进科学发展的角度看,优先权之争也有一定的积极意义,甚至要远大于其消极影响。本质上,优先权之争体现了科学家共同体内部为了获得社会对其科学研究的承认而展开的自发竞争。优先权与创新性是紧密联系的,为了获得优先权,科学家就必须探索未知,或对已知进行创新,这些都是推动科学发展的正能量。由优先权带来的殊荣体现了社会对科学家艰辛工作的认同,给科学家极大的精神鼓励,激发他们的创造性,也吸引着越来越多的人加入到他们的行列。竞争使胜出的科学家获得了更多的科学资源,这就像达尔文进化论描述的那样,优秀的个体(胜出的科学家)在激烈的竞争中更容易生存下来,并且更有可能繁育后代(更多的创新),将自己的基因传递下去。虽然这也可能产生马太效应,不利于新人的成长;但是保证了创新,也就保持了科学的生命力,况且自然规律也决定了新人必然取代老人。


中国社会科学报 常宁(作者单位:中国人民武装警察部队学院基础部)





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