穿過歷史迷霧
窺探有趣真相
今天我們來聊下牛頓吧。
很多人都應該知道牛頓的研究領域及主要貢獻，但是你們知道牛頓大學期間拿的是什麼學位嗎？
事實上，牛頓分別於1665年和1668年獲得劍橋大學三一學院的文學學士學位與文學碩士學位。
牛頓作為一代大科學家，其實身上還有許多不為大眾所熟悉或者被誤傳許久的事兒。
這些話都不是牛頓說的
牛頓最為人熟知的一句名言是：如果我看得更遠一點的話,是因為我站在巨人的肩膀上（If I have seen further it is by standing on ye shoulders of Giants.）。
人們通常將這句話理解為牛頓的自謙之詞，但是結合歷史背景來看，卻顯然是不太合理的。
首先，這句話並不是第一次出現在歷史長河中，它還有一個更普及的拉丁語版本。早在12世紀，享譽基督教世界的法國沙特爾宗教學校的校長伯納德說過一句箴言：我們都是蹲坐在巨人肩膀上的侏儒（Nos esse quasi nanos gigantium humeris insidientes）。
這句箴言至今依然完整清晰地保存在沙特爾聖母大教堂的窗戶上。相傳，正是因為見識了翻修沙特爾大教堂的設計圖紙，伯納德校長才留下了這句至理名言。而沙特爾大教堂本身就是一團充滿了疑問的歷史迷雲。
沙特爾大教堂
繼伯納德之後，大約有二三十個名人在牛頓之前說過類似的話語，所以這句話很有可能只是當時比較流行的一種謙辭。
牛頓的這句名言來自1676年2月15日他寫給胡克（Robert Hooke）的信中，此時牛頓與胡克之間的樑子早已結下。牛頓在信中駁斥了胡克關於自己剽竊他思想的觀點。
牛頓寫給胡克的信件（方框中即為牛頓的那句名言）
一種說法認為這句話帶有明顯的諷刺。
胡克身材矮小且有點駝背，牛頓用“巨人”這個詞的意思可能表示他沒有抄襲胡克的觀念，之所以能看得更高遠一些，是因為他站在瞭如巨人般偉大的前輩的肩膀上。也就是說，就算牛頓的觀念與理論涉及到他人的思想，也是從巨人那裡而來的，不是從胡克那來的。
結合信中前一部分的內容來看，比如這句名言的上一句話：笛卡爾所做的是搭建了一架好梯子，你在很多方面都把梯子升高了許多，特別是把薄膜的顏色引入哲學思考。
於是對這句名言的解讀就有了另外一種說法：牛頓並不把胡克和笛卡爾看作巨人，牛頓也沒有攀登他們所搭的梯子，他是站在比梯子更高的巨人的肩膀上。
當然，也有可能上面兩種意思都有。
牛頓另外一句比較有名的話是：我不知道世上的人對我怎樣評價。我卻這樣認為：我好像是在海灘上玩耍，時而發現了一個光滑的石子兒，時而發現了一個美麗的貝殼而為之高興的孩子。儘管如此，那真理的海洋還神秘地展現在我的面前。
I do not know what I may appear to the world,but to myself I seem to have been only a boy playing on the sea-shore,and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary,whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.
原話位於該書第四部：As Children gathering pibles on the shore。（這裡pibles類似於通假字，同pebbles，意思是鵝卵石。整句話的意思即為就像孩子在海灘邊撿石子。）
約翰·米爾頓（1608–1674）與《復樂園》
via:wikipedia
蘋果到底有沒有砸在牛頓頭上
這個最耳熟能詳的故事已經流傳了數百年了，也被編入了很多教科書中，各種版本紛至沓來。最著名的關於牛頓從蘋果下落受到啟發而發現萬有引力定律的版本的描述如下：
1666年夏天特別酷熱，24歲的艾薩克·牛頓在蘋果樹下乘涼並冥思苦想著一個問題。忽然一個蘋果“啪”的落在他腦門上，於是牛頓就發現了萬有引力。
某教科書上的關於牛頓的蘋果故事的經典插圖
這個版本之所以流傳較廣，深入人心，是因為它是由大名鼎鼎的法國啟蒙思想家伏爾泰（Voltaire）所記錄的。伏爾泰將該事件記錄在其1733年發表的《哲學通信》（Letters concerning the English nation）一書中。原文對蘋果的故事這樣寫道：
1666年，牛頓回到劍橋大學附近的故居。有一天，他在花園中散步，看到蘋果從一棵蘋果樹上落下，使得牛頓想到許多科學家所研究而未獲突破的重力起源問題並陷入沉思。
In 1666 he withdrew to the countryside near Cambridge; walking one day in his garden and seeing fruit falling from a tree, he fell into a profound meditation on this question of weight, the cause of which philosophers had so long sought in vain and whose mysterious nature ordinary men never suspected.
然而，這個版本是伏爾泰從牛頓的侄女凱瑟琳·巴頓·康頓伊特（Catherine Barton Conduitt）那裡聽來的，可信度並不高。
於是，關於這個版本主要存在的疑點有：
1、蘋果是否有砸到牛頓的腦袋？
2、牛頓是否是因為蘋果下落後受到啟發從而發現萬有引力？
3、萬有引力理論是牛頓獨立發現的嗎？在牛頓之前是否有關於萬有引力的研究?
對於第一個問題，牛頓的熟人威廉·斯蒂克利（William Stukeley）在他的《艾薩克·牛頓爵士生平回憶錄》（Memoirs of Sir Isaac Newton's Life）中記錄了1726年4月15日他在肯辛頓與牛頓的一次談話，寫道：看到蘋果落地後，引力的概念出現在了牛頓的腦海之中。
他想：為什麼蘋果總會垂直地落在地上？
斯蒂克利所描述的蘋果故事比較完整，而且是直接引述牛頓本人的，所以其真實性及說服力要比伏爾泰的版本強很多，其中並沒有蘋果落下砸到牛頓頭上的戲劇性的一幕。
當然，伏爾泰的版本雖然有編造之嫌，但也沒有具體指出牛頓被蘋果砸中過。
所以，被蘋果砸中的這個情節很可能只是後人為了讓蘋果故事更有趣、更具有影響力而做出的修飾罷了。
而對於第二個疑點，實際上，在1666年，牛頓對天體的運動規律並沒有完整確切的瞭解與認識。甚至直至1679年，牛頓還沒有get到天體運動的要領。
直到1685年，牛頓全力以赴地完成了《自然哲學的數學原理》初稿之後，才完整地得出了一切物體以萬有引力互相作用的理論。而牛頓在蘋果樹旁悟出的東西，根據斯蒂克利的文字，應該是指平方反比定律，而不是整套普適性理論。
對於第三個疑點，根據天體運動的研究與發展歷史可以看出，法國天文學家布里阿德斯（Ismaël Bullialdus）於1645年就提出了平方反比關係模型，之後英國皇家學會的胡克、哈雷（Edmund Halley）和雷恩（Christopher Wren）都對引力問題進行了研究並作出了重要貢獻。
其中胡克首先使用了“萬有引力”這個詞並提出了三條假設，實際上已包含了有關萬有引力的所有問題，所缺乏的只是定量的表述和論證。
然而，還有一種說法認為，牛頓之所以在晚年向斯蒂克利提到蘋果故事，是為了把他發現萬有引力的時間故意改寫在與胡克通信之前（胡克認為牛頓從中剽竊了他的平方反比定律），從而且造出蘋果神話，其目的顯然是為了要獨吞萬有引力這項成果。
對於“蘋果理論”的來源，德國數學家高斯提出了也許是最合理的解釋。作為牛頓的支持者，在聽說蘋果下落的故事後非常憤慨，大喊道：愚蠢！蘋果的故事簡直太荒唐了。不管蘋果是否落下來，人們怎麼能夠相信，會在加速或者減速的方式下發現萬有引力呢？
毫無疑問，他認為這只是一個傳言，且事實的真相是這樣的：
有一個愚蠢或令人討厭的人來找牛頓，問他是如何產生這偉大的發現的，牛頓想避開這個討厭的傢伙並儘快趕走他，於是就回答說一個蘋果掉在了他的鼻子上。
於是這愚蠢的傢伙滿足地離開了，這就是關於牛頓蘋果故事的全部。
那當年令牛頓受到啟發的那棵生長在牛頓的故鄉伍爾斯索普莊園的蘋果樹現在怎麼樣了呢？
很遺憾，它於1820年被暴風雨刮倒，但其枝條卻在世界各地生根發芽，包括英國劍橋大學、阿根廷巴爾賽羅學院、中國天津大學、上海辰山植物園等地，為世人傳遞牛頓的科學精神與蘋果佳話。
牛頓蘋果樹的其中三棵後代
分別位於劍橋大學三一學院、劍橋大學植物園、阿根廷巴爾賽羅學院
via:wikipedia
看完上面的文字，是否刷新了大家的認知呢？超模君帶大家穿過歷史的層層迷霧，還原出歷史真實的面貌，也還原出一個有血有肉的真實的牛頓，而不是經過後人層層修飾的“完美”樣貌。
最後超模君用英國詩人蒲松（Alexander Pope）對這個全才的評價作為本文的結尾，紀念這個偉大的、同時也是孤獨的天才。
茫茫滄海夜，萬物匿其行。
天公降牛頓，處處皆光明。
Nature and nature's laws lay hid in the night.
God said, Let Newton be! and all was light!
-----這裡是數學思維的聚集地------
「徵稿啟事」
閱讀更多 超級數學建模 的文章
