主题：【原创】激光爷爷不懂激光,光谱老爹不懂光谱 -- nua

牛顿：一个不知道道歉的主！博主按：牛顿是天才，有人说：“如果17世纪就有诺贝尔奖的话，牛顿老师至少能连续垄断4届物理学奖（分光计；力学体系的构建；反射望远镜；万有引力），同时为了表彰他在炼金方面的造诣，再奉送他一届化学奖。而且这孙子鼓捣出了流数术/微积分，所以菲尔兹数学奖也要给他。要知道，他的这些发现基本都是在26岁以前获得的，30岁以后牛顿就开始玩票了，成天琢磨上帝和炼金，以及怎样把莱布尼茨搞臭，捎带手的把以前的发现整理成书。”

但牛顿也是一个人渣。他跟胡克和莱布尼茨的争论是众所周知的历史公案。他跟胡克争论是光的波动性还是粒子性以及万有引力定律的发明权；跟莱布尼茨当然是争论微积分的发明权，为此他不惜雇用枪手大骂甚至不惜化名亲自去骂莱布尼茨，人品至此真是无以复加。争论也严重影响了德英两国100多年的学术交流。

至于跟胡克的争论，当然也让光的波粒二象性的历史更加曲折。而且几乎彻底屏蔽了胡克几百年。事实上，胡克是17世纪的科学巨人，被称为“伦敦的达芬奇”，更难得的是，胡克是不可多得的实验奇才，万能接头的发明者，“cell”是他老人家coin的！波义耳定律的实验其实是胡克做的，因为实验需要高超的真空技术。

当然牛顿跟莱布尼茨和胡克的争论涉及到当年“知识产权”的界定还不严格/清晰的问题，但是牛顿性格暴戾乖张也是事实。据说牛顿一辈子除了发明哈雷彗星的哈雷就没有一个朋友。在他人生的字典里似乎根本就没有“道歉”两个字。但其实，人类的高贵恰恰是人类是一种会“道歉”的物种。

科学巨匠的认知冲突———论牛顿、胡克间的科学公案

文/ 王珂

WORLD CULTURE

一

1671 年底，一架设计巧妙，制作精致，仅约半尺长的天文望远镜，被带到英国皇家学会。在这些世界一流的科学家会员挑剔的目光中，它被接受、认可，甚至受到高度赞许。望远镜在为国王查理二世演示后，皇家学会秘书便给望远镜的制作者写去一封态度谦恭的信函，称这件天才制品已经“此地最杰出的光学家和仪器专家检查过，他们都十分赞赏。”尽管如此，这架望远镜的制作者却并不感到意外，因为他早就对此有着充分的信心。此前，他曾告诉过朋友，自己的这架望远镜有能力放大“几乎四十倍的直径，比任何2 米长的折射天文望远镜都强得多。”他甚至自负地说：“我认为它的清晰度极佳，我曾经清楚观测到圆圆的木星及其卫星群，也看到金星的角。”

其实，我们不必为这样的自信过于惊异。因为这位天文望远镜的制造者，是那位以神异天才，揭示出众多自然奥秘的科学巨匠———牛顿。虽然他当时只有28 岁，而望远镜制造时他仅26 岁，并且，这是他独力完成的：自己配方做成合金制造反射镜、自己做模型、自己打光、

做镜筒，装置部件，调整角度……这样的操作能力，今天的许多学者仍感到不可思议。因为这架望远镜所包含的充分科学分量，牛顿被天文学家沃德，提名为皇家学会院士候选人。很快，牛顿顺利当选。在收到当选通知后，牛顿当然高兴，但他并不满足这有限的制作，他希望在皇家学会的例会时：“提出我发现的一种光学理论……这理论是引发我制作该望远镜的原因，我深信公开这理论比公开望远镜更加有意义。我认为到目前为止，对于大自然的运作而言，它如果不是最值得重视的理论，也可算是最奇特的现象。”

二

不久，牛顿的一封长信寄到了皇家学会秘书奥尔登伯格手里。这其实是一篇论文，也就是他前面所说“最奇特的现象”的《光与色的理论》。两天后，他的这篇论文在皇家学会宣读，并引起了大多数人的欢迎。但是，论文也很快受到质疑。这质疑来自一份关于牛顿论文的阅读报告：“我已经拜读过牛顿先生的大作……他的观察是如此新奇和完美，令我非常高兴。但是，虽然我完全同意他所陈述的都是事实，因为那些东西都已被测试过千百遍，产生的结果也都一样，但坦白讲，对于它用于解释颜色的假说，我尚未亲见足以说服我、使我无法否认的雄辩证明。至今为止，自我所从事的实验和观测，甚至从他所说的实验中，我完全可以证明光是一种脉冲，或者说它是在均匀、一致和透明的介质中传播的一种运动。”从报告的行文，我们可以看出，这质疑人是一位行家里手。不错，这份报告的作者，是一位早已成名的自然科学家。他早在1665 年，就出版了划时代的《显微术》，在光学研究领域有极高造诣。他的名字，今天凡上过中学物理课的人都知道：他就是由其名字命名“弹性定律”的发现者———胡克。

早在牛顿之前，胡克在自己的研究著述中，就支持光的波动学说，而牛顿则相信光是由微粒组成的。（现代物理学认为，光具有“波粒二象性”：既是波，又是粒子）而当时，也许胡克对自己研究成果的坚信及本能保护，对牛顿的新理论提出质疑，应该是可以理解的。而牛顿对自己理论的坚信和保护，也几乎是本能的。在回复皇家学会秘书的信中，他自信地说：“且细想以胡克先生这样严谨的反对者审阅我的论文的感受，很高兴他没有贬低其中任何部分……我毫不怀疑，经过更严谨的检验之后，将会发现我所言者确属事实。”

这种自信显然刺激了老资格的胡克，他开始了对牛顿的挑剔和指责。牛顿在论文开头强调：假说与可以验证的事实并不是一回事，但在叙述过程中，他却声称：“不需再争论……光是否为一种物质。”这显然就将“假说”与可验证“事实”看作同一回事了。胡克抓住了这一点，认为牛顿这一学说不过是一项未经证实的假说。这使得牛顿受到打击。

据一位科学史家研究，牛顿对光的认识观点最初还在微粒和波动两者之间有所摇摆，并没有全然否定波动说。可有意思的是，当受到胡克批评后，他却毫无保留地支持光的微粒说起来。这究竟是认识更为深入导致坚定，还是带有些许意气而产生心理抵触的异常反应，就不得而知了。从事后的情形看，新锐的牛顿显然更在乎这次与胡克的冲突。经过了几个月的周详思考，他写出了一篇反击的长文。他在信中这样说：

“胡克先生认为他只是非难我搁置了那些可改进光学理论的见解，也就是折射，但是他清楚了解一个人不应为别人的研究立下范围，尤其是尚不知道别人的研究以何为基础时。假若他私下写信给我要求为此说明，我当会告知我在那方面已有多次的成功实验……”

他反驳了胡克认为他的论文中存在假说：“我并没有说绝对的肯定，我以‘或许’这两个字来表示，最多只是暗示出它导出这原理的极佳结论，而并非以它为基本原理。”牛顿全面反驳着胡克的每一点批评质疑，在文章中不断提到胡克的名字。后世有人甚至夸张地形容牛顿此文“实际上用胡克的名字串起了一首叠句诗。”在皇家学会，这篇文章被当着胡克的面宣读，并在最后正式要求胡克将牛顿原来的论文重新作一次完整的评估，甚至要求把牛顿论文里表述的实验再做一次。胡克虽然是皇家学会的实验主任，做此实验也是应尽之责，可在这样一种状态下做这样的实验，内心的情绪，也可想而知。在科学界，一种新的理论的产生，受到各种质疑，应当难免，可对于牛顿这样思维上走得很远的天才，却似乎感到格外不能忍受。所以在不久后又有人对其理论表示异议时，他颇为恼怒地回复皇家学会秘书：“先生：我要求您同意，我不愿意再做皇家学会的院士了。因为虽然我很尊重这个团体，却看不出我还能对它作什么贡献，何况我距离甚远，出席会议又无法使我获益，因此我要求退会。”为了维护自己的理论，他连科学界的崇高位置也弃置不顾。此后，牛顿很长一段时间对于皇家学会不闻不问。也许，痴迷于科学研究的他没有功夫再为他已经走过的路做什么证明了。

三

胡克与牛顿之间结下的矛盾是很难化解了。1675年，有人给牛顿写信，透露了胡克私下里的一些说法。牛顿回信说：“那不过是合理的正义，让我有机会对那无端向我抛来的污蔑作辩解，我要求胡克先生向我指出，到底哪些地方是如他所暗示的，取自他的巨著《显微术》。”但是，胡克后来绕过了皇家学会的秘书，直接与牛顿通信。这样就避免了公开争论带来的种种情绪，在绅士风度下运用彼此可以接受的礼貌言辞，虽然从其中的含义去分析，双方的态度仍是厌恶和不信任。1676 年1月，胡克在一封致牛顿的信中说：

“我以公正的态度评估你那精彩的论文，十分高兴看到文中将我很久以前就提出却没有时间完成的观念改良和推广了。我确认你在这方面所下的功夫比我深得多，也确信无法找到比你更适合、更能干的人才来研究这些题材。你把我尚不成熟的工作在各方面都做到完善、有条有理、极具改革精神。如果我从事的职务允许的话，这都是我想自己完成的事，尽管我很清楚这只需要具有比你稍微低一些的才能就可以完成的。”

在回函里，牛顿的措辞也十分收敛：“在哲学方面，我最希望避免的莫过于争辩；而各种争辩中，我最希望避免的莫过于用白纸黑字的方式公开。”有论者认为这话说的有些虚假，但对于牛顿这样珍惜时间的人来说，未尝不发自深心。在这封信里，牛顿还写有为后人广泛

引用的一段话：“笛卡儿踏出了很好的一步，而你则推进了许多方面的发展，特别是将薄片间的色彩也引入哲学的思考范围。假如我看得比较远，那是因为我是站在你们这些巨人的肩膀上。”今天有英国传记学家认为这是牛顿对胡克身材矮小扭曲的刻薄咒骂，不知是否符合实际。不过以笔者按常理看去，牛顿还没有这么狭隘，不应当如此经心地用反讽的双关语去辱骂一个他本来应当尊重的同行。

胡克后来在皇家学会演示了牛顿《光与色的理论》论文里的实验。虽然时间已经迟到学会收到论文的4 年之后，想来牛顿论文实验，做起来不会那么轻而易举。冤家路窄，在研究顶端的科学家中，此话也许更适合。1679 年11 月，胡克打破了双方几年的沉默，主动致函牛顿。在信里，他以兴奋的笔触报告了自己的研究计划，并希望在研究行星运动问题上能获得牛顿的意见：

“如果你愿意来信对我的任何假说和意见提出不同看法，我会视为对我的最大恩惠。”为了表达善意，牛顿在回信中对一个科学题目作了解答：“那是我自己对于地球每日自转的一个想象的演算。”这是一个老问题：如果一物体从高塔落下，会因地球自转而偏离塔的正下方吗？牛顿的结论是，若略去空气阻力，物体触地点会稍偏向塔的东边。他依据计算画出图形，认为物体下落时呈螺旋线。但不幸此结论有误，胡克立即发现：倘若实验塔正好建在赤道，那么物体将在塔偏东处着地；在伦敦则触地点会偏南多于东边。并且在胡克的研究里，物体下落是沿着椭圆线路，而并非如牛顿认为的螺旋线。

对于牛顿的失算胡克有些自得。他在皇家学会公开了牛顿的看法，之后才将自己正确的结论拿出来。这是私人间的通信，本没有必要这般大张旗鼓，可大约为自己能纠正牛顿失算而自鸣得意，胡克似坚持了科学，却没有顾及到牛顿的心理。对此，牛顿保持了作为科学家的应有之态，他回信承认了自己的失算：“如果在我们所处的纬度上，物体自高处落下，其触地点我同意会偏南比偏东多一些。”但他仍坚持物体不会沿椭圆形路径下落。

四

1686 年，牛顿的伟大著述《原理》即将由皇家学会出版。胡克读到了其中的部分。他认为，其中的重力与距离平方成反比的定律，是从自己论文得来的概念，尽管计算出来的曲线完全是牛顿的发明，所以，他希望牛顿能在序言中做点声明。

当一位知情人士将这些情况写信告诉牛顿后，牛顿大为恼怒。他重新仔细检查了一遍《原理》手稿，从中删掉了绝大多数有关胡克的引用。剩下不多的，语气也从“非常尊敬的胡克先生”，变成“胡克”。这一次，他们之间算是彻底崩裂了。

之后，牛顿与胡克在研究问题上还发生过辩论，不过落在文字上，倒见不出多少剑拔弩张。倘不带偏见，平心静气看去，彼此之间的确有着相互启发的效用，虽然从个人友谊说，那是没有任何增进的。牛顿与胡克，都是不世出的伟大人物。由于在相同领域的研究，引发了数次辩论，并最终导致了完全的抵触。这桩学案，引起了许多当时及后来人的兴趣。解释的方式也各有不同。有人从性格方面探讨，认为牛顿生活方式谨严，为科学可称得上鞠躬尽瘁；而胡克却喜欢泡咖啡厅，开瓶甜酒与朋友随意聊天，还带着情妇相伴……有人或站在牛顿立场，认为胡克“大话连篇”，“没有信用”，甚或称其为“骗子”，“靠猜想和碰运气来沽名钓誉”云云；或以为牛顿“人固然杰出，但却是一个满腹偏见，自作主张和自我陶醉的人。”

但是，细检两人的论争情形，可以看出，问题大都集中在科学成果的正确与否或发明先后上。这些，恰恰是作为科学家赖以安身立命的根本，是他们不能不特别看重，并刻意去维护，辩解的。在人格上，倒没有见到多少他们相互指责的地方。即便如此，在科学家必须要求的实事求是态度上，他们却保持了必须的尊重。胡克伟大著作《显微术》出版时，牛顿曾经详细阅读过，并表示十分钦佩；胡克在通信中指出物体坠落地球的轨道为椭圆线，虽然牛顿当时并未同意，但后来却由此启发，导出了圆形运动的平方反比律的数学公式，并在多年后给友人通信时坦承：“胡克纠正了我的螺旋路径，引发了我重新探讨椭圆形，才能使我发现这个理论。”这样的态度，使我们不仅在科学成就上，更在人格上对他们十分敬重。其实，类似牛顿、胡克间的论争，我们还可以常常在生活中见到，不过由于相互诋毁，甚至辱骂，上不了档次，很快被人笑忘。而牛顿、胡克彼此名气特别大，他们的论争也容易被格外放大，因而成为数百年流传下来的一桩公案。可是，他们在论争中，却收到了相互启发，而非相互消减之效，这是后人在陈述时应特别强调、仿效学习的。这，也应当是我们今天来论述这桩公案的一个重要的现实理由。