伦敦城暴发的黑死病也就是鼠疫。老鼠是重要的传染源,跳蚤却是最主要的传播媒介,因为跳蚤会在人和老鼠之间传播病菌。当时,整个伦敦地区大约有40万人,据说死了大约四分之一,因此有头有脸的人物都跑了。周围的城镇都防着伦敦的鼠疫蔓延,连牛津大学和剑桥大学也都停课了。
此时,伦敦的黑死病已经渐渐得到了控制,患病人数开始减少了,查理二世也回来了。
但是,倒霉事总是接二连三。1666年的9月1日这天夜里,伦敦市普丁巷一个叫法里纳的面包师下班了,他急着回家,大概是忘了把炉子里的火完全熄灭,结果到了后半夜,也就是9月2日凌晨,面包房就着起火来了。
面包房临近泰晤士河,周围的仓库和商店堆满了各种易燃材料。偏巧那天风力强劲,飘飞的火星把周围的易燃易爆品点着了。火势一发不可收拾,不断向其他地区蔓延。住在面包房顶楼的一个值班的拉响了警报。后来,一位目击者——作家佩皮斯在他的日记中记录了当时的情形:“如果你当时站在风里,那么你几乎会被火星组成的雨点烧焦。”
周围的人都被警报声惊醒,一看大火烧过来了,马上四散奔逃。当地离泰晤士河不远,大家都往河边跑,尤其是往河里的船上跑,到河对岸最安全。当然,也有不怕死冲进去救火和抢救财产的。整个街区火光冲天,夹带着哭喊声和噼啪作响的房屋爆裂声。神职人员文森特在日记中写下了他当时的心情:“我觉得伦敦的希望消逝了!完了!伦敦完了!”
佩皮斯马上向查理二世的弟弟约克公爵报告,把自己在路上和船上的所见所闻这么一说,约克公爵觉得这事儿大了。说起来,这个面包房还是国王的财产呢。查理二世知道以后,马上组织救火。
伦敦市市长呢?他到哪儿去了?其实这位市长刚上任没多久——前任染上黑死病去世了。这天是礼拜天,他在家睡觉,因为最近也闹了几次小火灾,但都没惹出大乱子,他就懈怠了。后来他得到报告,火烧大了,已经失控了,才跑来一顿指挥,但没起到什么作用。
当时的伦敦城,房屋密度非常大,而且太多的穷人跑进了城里,没地方住就先搭个茅草棚子凑合着。有钱人为了躲避黑死病,早就举家搬到了乡间住别墅。查理二世还真有先见之明,他早就颁布法令,要限制伦敦的房屋密度,必须留出足够的空间。茅草屋、铁匠铺等全集中在市中心,万一着火怎么办?哪知道这个新上任的伦敦市市长头一个跳出来反对,说降低居住密度不现实。国王的法令就成了一纸空文。所以,国王看见这位市长就一肚子气,现在还瞎指挥,干脆就把他撤了。
伦敦城里有一部分民兵在,说是民兵,大致也就是保安这个级别的。他们是资本家、商人自己雇的人,经常在夜间巡逻。在这事儿上,他们起了大作用。
在大火烧起的时候,他们跑遍市中心的各个街道,摇铃铛、吹哨子、跑去教堂敲钟,叫人们赶快起床逃命,好多人因此保住了一条命,房子就只能看着它烧了。最后怎么灭火的呢?他们采用以毒攻毒的办法,用黑火药炸倒了好多房屋,清理出一条隔离带,才把火势控制在一定范围内。一直到9月6日,大火终于熄灭了。
半个伦敦城被烧掉了,1.3万间房屋被烧毁,87个教区的教堂被烧毁,300公亩(3万平方米)的土地化为焦土。圣保罗大教堂被烧毁,连带古墓也遭了殃。据说,统计下来,有名有姓被烧死的只有5个人:引起火灾的面包师的女仆;舒尔大街上的钟表匠保罗·洛厄尔;一个老人从圣保罗教堂里抢出了一条毛毯,自己却被烟雾呛死;还有两个人试图抢救出粮食和财物,却倒霉地被困在地窖里。
要知道,一场大火中死的人是不会如此之少的,恐怕是有人完全烧没了没法统计。现在有些研究者认为,大火也有另外一面,那就是减少了老鼠和跳蚤的数量。这场大火倒有可能彻底给这场瘟疫画上了句号。
后来,大家追究到底谁是罪魁祸首。一时间谣言四起,人们都以为是外国间谍作恶,或者是异教徒图谋不轨。首相承担了责任被撤职,最后也没人去追究那个面包师的责任。
家园已经被毁,无数人逃离了伦敦城,好多人再也没有回到这里。上万人在郊区搭帐篷勉强度日。伦敦城的重建计划马上被提上了议事日程。国王驾前宠臣,著名的天文学家、艺术家和建筑师雷恩爵士受命担纲伦敦城的总设计师。他有一位好助手,叫罗伯特·胡克。这位胡克是一个优秀的科学家,他经常能搞出稀奇古怪的发明,比如复合显微镜,而且还造出了反射望远镜。他小时候学过画画,还会搞设计。可以说这个胡克是个多面手,哪个方面都拿得出手。
在随后的重建过程中,胡克就开始大显身手了,他负责了近一半的调查、测量工作,还要调解大量的地产纠纷。比如,房子没了,房钱还要不要交?那年头也没火灾保险,一切都还没发明呢。这些事情,胡克处理得井井有条。伦敦开始大兴土木、建设新家园时,工人人手出现了短缺,建筑材料也出现了短缺。胡克提议,是不是比照法国巴黎的香榭丽舍大道,设计一条城市的主干道呢?大家都不干,英国是以保守主义著称的,他们比较喜欢一切照旧,在原来的基础上改改就好了。过去不是密度太大吗?街道改宽敞点儿。房子都是木头的,现在都改成石头的。隔一段距离打一口井,用作消防的水源。泰晤士河边上的仓库里也别再堆放易燃易爆品了。城里总不能没有消防队,接下来还要组建消防部门……伦敦城的公共职能部门开始慢慢走向正轨。
到了1667年,大部分人都有房子住了,不再搭帐篷了。1675年圣保罗大教堂开工,到1710年才竣工,是典型的巴洛克建筑,这是雷恩的手笔,就是现在我们能看到的样子。雷恩和胡克还搭档修建了一系列建筑,比如皇家的肯辛顿宫、汉普顿宫、皇家交易所、格林尼治天文台等。当然还有一个重要的纪念建筑,就是伦敦大火纪念碑,为了告慰在天的亡灵。
重建伦敦城拉动了英国经济的复苏,所以,写了《鲁滨逊漂流记》的作者笛福感慨,如果没有那场大火,伦敦乃至整个英国的经济不会那么快有起色。伦敦着火的时候,笛福才6岁,他是1660年出生的,可以说是见证了整个城市的变迁。
这个时期,好多科学巨人都开始登上历史的舞台。科学家们一开始只是私下搞搞小聚会,互相交流一下自己的研究成果,人员也没那么多。后来慢慢地形成了两拨,牛津一拨,伦敦一拨。我估计就是懒得两地跑,毕竟两地之间有距离。后来查理二世复辟时,伦敦变得很活跃,人们都聚到伦敦来了。12个科学家组成一个小团体,每周讨论科学问题和实验问题。而且他们开始招兵买马了,他们列了个40人的名单,认为这些人都应该被引进和吸收。
1662年,国王查理二世颁发了皇家特许状,成立“伦敦皇家学会”。后来又追加了一道特许状,正式给予名称“伦敦皇家自然知识促进学会”。胡克被指定为学会的主席。从那时起,每一任国王都是学会的保护人。现在这个组织的名称非常长,全称叫作“伦敦皇家自然知识促进学会的会长、理事会及追随者们”,简称“皇家学会”。它是世界上历史最长且从未中断过的科学学会,在英国起着国家科学院的作用。
有了皇家学会,科学家们有了聚会与交流的场所,不再在自己的书斋里单打独斗了。1669年,牛顿正式担任了卢卡斯数学讲座教授。这个教席算是最著名的教席之一了。牛顿算是正式进入了学术界,已经不是昔日那个穷学生了。
牛顿和胡克一开始还是不错的朋友,但是后来反目成仇。胡克和牛顿这段公案,几乎贯穿了这两位顶尖科学家的一生。双方都是那个时代的杰出学者,也是当时最“好战”的人士;双方都秉持着求知求真的态度,互不相让。这可能是科学史上规模最大的撕扯,涉及许多领域。一开始两人的战斗领域在光学范围内,一个推崇波动说,一个支持微粒说。然后两人就开始撕扯万有引力的知识产权问题,折腾了整整30年。之后,数学家莱布尼茨加入战团,开始撕扯微积分的发明权;天文学家弗拉姆斯蒂德掺和进来,指责牛顿和哈雷合伙偷数据。
胡克生于1635年,他是牧师的儿子。胡克从小就表现出对机械制造和绘画的浓厚兴趣和创造力,画家约翰·霍斯金斯曾看到过小胡克用煤炭、红土和白垩土画画,认为他有绘画天赋。1648年,父亲去世后,胡克来到伦敦谋生。在霍斯金斯推荐下,胡克成为肖像画家彼得·雷利的学徒。不久胡克离开画室进入威斯敏斯特学校读书。校长理查德·巴斯比很看重他的天赋,免除了他的学费,后来两人成了很好的朋友。胡克在威斯敏斯特学校学习了拉丁文、希腊文和几何等一堆课程。教区牧师、数学家约翰·威尔金斯和天文学家塞斯·沃德也注意到胡克在机械制作上的创造力和技巧,并且引导他开始学习物理、天文和医药化学。1653年,胡克得到牛津大学教堂唱诗班的工作。
18岁那年,胡克进入牛津大学。虽然他没能取得学位,但却取得了“比一千个学位都重要的东西”——他认识了一批当时活跃于牛津的学者,最重要的是遇到一个人,这个人可以说在胡克的学术道路上起了重要的作用,他就是当时著名的化学家玻意耳。胡克一开始就在玻意耳手下当助手。
这个玻意耳可不是一般人。他出生的前一年,培根刚刚去世。那是个“巨人”辈出的时代,而且往往有一位“巨人”刚去世,马上就有一位未来的“巨人”出世的情况出现。玻意耳从小就在欧洲大陆游历,而且超级爱看书。即便是在马背上,他也手不释卷。他看到一本书,这本书不但科学原理解释得丝丝入扣,而且文采飞扬;不但是科学经典,还是意大利文学名著。年轻的玻意耳看得入了迷,这本书写得太有意思了。
这是一本什么书呢?这本书的名字很长,叫作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》,有人嫌长,简称《两大世界体系的对话》,结果还是嫌太长了,最后简称《对话》。这也太简化了,不会混淆吗?不会的,这本书名气太大了。因为作者就是大名鼎鼎的伽利略。他巧妙地安排了三个人的对话,一方坚持托勒密的地心说,另外一方坚持日心说。这本书,内容和观点看上去不偏不倚,不但科学性极强,而且文学水平很高。
玻意耳的父亲是保皇派。那年头,保皇派和革命派正闹得不可开交。玻意耳的父亲战死沙场,于是他家经济一落千丈,玻意耳也就没钱在欧洲大陆继续游历了,不得已跟着姐姐回伦敦居住。在伦敦,他认识了科学教育家哈特·利泊,哈特·利泊鼓励他学习医学和农业。
说起医学来,玻意耳深有感触,他小时候因为大夫开错了药,差点儿把他的命给搭上。从此,他一看见医生就吓得不行,怕医生甚于怕疾病。但总不能自己熬着吧?于是他就找各种医学书来看,自己给自己治病,各种方子都拿过来尝试,稀奇古怪的偏方他也不放过。
他因为研究医学,经常要和药物打交道,慢慢地就对化学产生了兴趣。那个时代,各种学问分得不太清楚。化学就是一个非常模糊的东西。玻意耳自己建立实验室,自己在家做实验,经常是黑着脸从屋子里出来,天知道他又把啥东西给烧了。
后来,一帮爱好科学的人士组成了一个小团体,叫作“无形学院”,经常一起讨论各种科学问题。所谓无形学院,我理解的就是“没有围墙的大学”。他们一小撮人走到哪儿,学校就在哪儿。这就是皇家学会的前身。玻意耳很早就参加了无形学院的活动。一开始,无形学院经常在伦敦出没,后来一帮人转战到了牛津。玻意耳只能在家里潜心读书,开始日子过得倒也安逸。但是他心里痒啊,见不到好朋友,没人跟他聊科学,他慢慢憋不住了。1654年,玻意耳去了牛津,在通信不发达的年代,地理位置对朋友圈的影响非常明显。
玻意耳在牛津建立实验室,自己一个人忙不过来,必须找个帮手。于是他就找了几个年轻人来帮他,其中就有胡克。
在玻意耳手下,胡克成长得非常快。玻意耳发现胡克这个小伙子动手能力极强,最擅长制作实验仪器。正巧马德堡市市长奥托·冯·格里克做了一个物理学教科书上的经典实验,叫作马德堡半球实验,就是将两个半球合拢在一起,中间抽成真空,两边用了16匹马才把半球拉开。马德堡半球实验推翻了亚里士多德“自然界讨厌真空”的理论,证明了大气是有压力的。这个实验因为规模大,参观人数多,具有轰动效应,所以这事儿很快就传遍了欧洲。
玻意耳正好也在研究气体。那时候各种知识还处于自然哲学阶段,哲学与科学还没彻底分家。按照当时的化学理论,气体是基本元素,所以化学家研究气体的性质是再自然不过的事了。当他听说马德堡半球实验以后,心里痒痒,就想自己也试试。但一个老大难问题是,他没有真空泵。研制真空泵是德国物理学家格里克的独门绝活。最后,他把这个难题抛给了胡克。
胡克在没图纸、没资料的情况下,愣是凭着自己的心灵手巧,做出来一个非常棒的气泵。玻意耳当然乐开了花。果然,此后不久,玻意耳就拿出了一系列关于气体的成果。比如燃烧必须依赖空气,声音也是在空气里传播的……后来还提出了“玻意耳定律”,描述了气体压强与气体体积的反比关系。这是人类历史上第一个被发现的“定律”。
介绍个小知识,定律和定理有啥不一样呢?先说一个口诀——“定理可以证明,定律可以推翻”,这句话反过来也对,“定理不可推翻,定律不可证明”。层层推导推出来的叫作“定理”。假如是观察总结出来的规律,那么就叫作“定律”。一个来自笛卡儿的演绎法,一个来自培根的归纳法。路数是不一样的。
图2-1 玻意耳的真空泵
玻意耳定律是他自己做实验总结出来的,不是用数学慢慢推算出来的,所以是“定律”。玻意耳做实验的时候,胡克一直在旁边帮忙。大约就是在这几年里,玻意耳根据自己的思想和研究成果开始写一本书,叫作《怀疑派化学家》。一开始玻意耳是匿名出版的,别人都不知道这本书是谁写的,后来才发现是玻意耳写的。
这本书也是描写几个人的对话。在一个炎热的夏天,四个人在一棵大树下争论起来,其中一个代表怀疑派化学家(摆明了就是玻意耳本人嘛),另一个代表逍遥派哲学家,还有一个代表医药化学家,最后一个哲学家保持中立。四人经过一番激烈辩论,怀疑派化学家把逍遥派哲学家和医药化学家的种种谬论驳得体无完肤。
很明显,玻意耳是伽利略的忠实粉丝。连对话这种写作方式,他都照方抓药。而且,这招好使啊,生动活泼,还能把问题讲透。在古代,没有什么化学。中世纪有一拨人是财迷,只想炼金子。要说化学就是炼金术,另一拨人显然不同意这种说法。他们不为钱财,钱是身外之物,他们是为了长生不老。在他们看来,化学就是“炼丹术”,炉运阴阳火,功兼内外丹。吃了以后可以化去俗骨,得道成仙。到后来,大家发现,无论炼丹术还是炼金术,都是不靠谱的。化学可以用来制药,治病救人,这要实际得多。有一个阶段,化学家就是药剂师。
但是玻意耳却站在了不一样的立场上,玻意耳认为,化学归根结底就是化学。它就是它自己。化学不是依附于其他学科的东西,化学是一门独立的学科。所以,玻意耳的这本书是近代化学史上的一座里程碑,他的江湖地位由此奠定。后世有人尊称他为“近代化学之父”。不过这个名分究竟给谁,大家也在撕扯中。有人说应该给拉瓦锡,也有人说应该给道尔顿。总之,玻意耳比较早,而且够资格。
后来皇家学会成立了,玻意耳在牛津,不在伦敦,所以他没能成为第一批会员。不过大家公认玻意耳应该是皇家学会的元老之一。到了1680年,大家选玻意耳当皇家学会会长,他因为体弱多病,并且讨厌宣誓仪式而拒绝就任。而胡克在皇家学会从一开始一直干到最后去世。
胡克一开始掌管皇家学会的实验工作。苦于没经费,他不得不到唱诗班去混一份工资。但长期当志愿者也不是个事儿,后来,胡克弄了不少的实验给国王演示,其实就是拉赞助——只有解决了经费问题,他才能成为专职的科学家。后来经济问题算是解决了,他也当上了几何学教授。
在皇家学会的实验主任职位上,胡克干得非常出色。他知识面宽广,擅长机械设计,胡克轮式气压仪及实用的测速仪都是他鼓捣出来的。他首先对弹簧性质进行研究,提出了力学领域最基本的胡克定律。
那时候,没有什么著作权的概念。如果谁有一个想法或者成果,还不想发表出来,但是又怕被别人抢先,他们就会把自己的研究成果加密,写成密码,交给可靠的证人。等到有把握了,或者别人有了类似的结论时,他们就可以告诉那个证人如何解密。等解开一看,果然是自己领先了。这就是一种证明自己比较厉害的方法。胡克就是这么做的。1676年,他通知证人解开密码,解开一看,就是一句话:“力如伸长(那样变化)。”说得直白一点儿,就是应力与伸长量成正比。这就是胡克定律。
胡克在光学仪器的制造上,功劳也是非同小可。他制造的第一台复合显微镜,放大倍数不小,而且看得非常清晰。他很喜欢把各种东西放到显微镜底下观察。有一次,他从树皮上切了一片软木薄片放在显微镜下观察,结果他观察到了植物细胞(这些细胞早就死了)。胡克觉得它们的形状类似教士们所住的单人房间,所以他使用单人房间的“cell”这个词命名“细胞”。这是史上第一次成功观察到细胞。
同年胡克出版了《显微术》这本书,这本书其实是一本手册,讲了一些如何使用显微镜或望远镜进行观察的要领,包括前面讲过的如何观察软木切片。胡克用过的显微镜至今仍然保存在美国国家卫生与医学博物馆里,成了非常珍贵的文物。这本书上有大量的插图,胡克绘画方面的“童子功”显示出来了,插图画得真不错。
荷兰有个市政厅看门人名叫列文虎克,他看到《显微术》这本书,大受启发。他把所有的业余时间全部用来磨镜片,反正闲着也是闲着。他对胡克的镜片进行了改进,性能提高了不少。他猛然发现,原来在显微镜头下的微小世界里,居然有那么多微生物。他给英国皇家学会断断续续地写了好多信。皇家学会让胡克鉴定一下这些成果。胡克一看,写得真不错,尤其是他磨镜片的手艺太棒了,那就发表吧。于是,这些信件被发表在皇家学会《哲学学报》上。从此,一个看大门的保安名留青史了。后来他被称为“微生物学之父”。
成也光学,败也光学。胡克真正跟牛顿结下梁子,还是因为望远镜的事儿。
1663年,苏格兰天文学家格里高利设计了一种使用反射镜片的望远镜,可他手艺不行,能设计但是造不出来。年轻的牛顿在1668年端出了一架漂亮的反射式望远镜,现在很多天文商店都有这架望远镜的复制品卖,设计原理和格里高利的不一样。这种望远镜被称为牛顿式反射望远镜,简称“牛反”。胡克看了以后很不爽,要知道光学和仪器设计,那是他的地盘,这个牛顿竟然也来插一杠子。
图2-2 牛顿提交给皇家学会的望远镜(复制品)
胡克强调,他先于牛顿七年就做出了一架仅有3厘米长的反射望远镜,性能比其他的大望远镜还强。甚至还有更小型的设计,可以装在怀表里。前一阵子闹黑死病,然后伦敦又着了一场大火,后边的重建工作把工夫全耽误了,要不然自己早就搞出来了。
牛顿那时候岁数不大,哪儿敢跟胡克叫板。胡克的脾气和牛顿不一样,他比较好炫耀,很多东西还没搞完善,就已经到处讲。胡克一方面喜欢出风头,另一方面又怕别人剽窃自己的东西,好多东西不拿给别人看,给人的印象并不好,很多人心里不爽。牛顿心里也不爽。
胡克吵架的本事也很大,跟好多人结过梁子。莱布尼茨到访英国,拿出一台手摇计算机,设计得比皇家学会的要好。胡克这个皇家学会实验主任基本上就相当于造办处。莱布尼茨拿出东西来嘚瑟,等于是直接打了胡克的脸。胡克跳出来尖酸刻薄地嘲笑了莱布尼茨一顿。后来这个胡克还跟荷兰的惠更斯闹知识产权纠纷——游丝弹簧到底是谁发明的,双方吵得一塌糊涂。最后大家受不了了,皇家学会立规矩,开会禁止谈游丝弹簧知识产权问题……
这些矛盾都不是一天之内产生的,是长期积累的结果。胡克与牛顿更大的梁子还在后头,两个人最后几乎闹得水火不容,这又是怎么回事儿呢?
牛顿在家做光学实验,他用三棱镜分解了白光,从而证明白光是由不同颜色的光混合而成的。光谱分解以后,各种单色光都没办法再分解了,因此这些单色光是单纯的。牛顿就用微粒说来解释为什么会出现色散这个现象。
胡克是光学专家,牛顿的论文就交到了胡克手里审核。当时的胡克是推崇“波动说”的,他认为光是一种波,是一种振动。当他看到牛顿用微粒说来解释光的色散时,他非常不爽,因此对牛顿的论文是横挑鼻子竖挑眼。牛顿也属于心高气傲非常自负的那一类,他的论文怎么容得下别人去批评?
牛顿对胡克给他的批评一一作了反击,而且他的观点得到了很多皇家学会同人的赞同和拥护。他们发现牛顿这个家伙拿出来的东西果然非常靠谱。胡克,你不是说牛顿的实验有问题吗?现在大家决定,你去把牛顿做过的那些实验重新再做一遍,而且要提交实验报告。胡克推三阻四,拖了足足有4年才提交报告。这时黄花菜都凉了,大家的兴趣关注点也早就不在这儿了。
自那之后过了3年,到了1675年12月,牛顿又提交了两篇有关光学的论文。胡克再次传小道消息,说牛顿剽窃了他好多想法,好多灵感是从他的著作里提取的。当然胡克也不是在公开场合说的,他都是在喝咖啡、几个人聚会之类的场合说的。难免有牛顿的朋友私下里传消息给牛顿。牛顿听了当然就很不爽了。
一来二去,两个人闹得非常不愉快,所以交往渐渐就少了。牛顿有很多想法和研究成果就不再写论文发表了,而是自己在家闷着。因此,牛顿写的论文并不多。
到了1676年4月,胡克终于写完了那份报告。报告在皇家学会公开展示,最后证明牛顿的实验结果是对的。自此,光学领域的撕扯告一段落,但是在引力范围内的撕扯即将开始。
1677年,胡克当上了皇家学会的秘书长。会长一般都是贵族,不怎么管具体事务。胡克一方面要管实验,另一方面还要整理文书档案,工作还是很繁忙的。因此他就要求皇家学会给他配个秘书,可惜皇家学会没钱,连薪水都不能保证按时发放,更别说找个秘书了。胡克那一阵子心情也不好,脾气也差。
牛顿和胡克曾经通信讨论过有关引力的问题。当时有人猜测行星轨道之所以是椭圆的,是因为受到一个力的作用,这个力发生在太阳和行星之间。最早提出行星运动三定律的开普勒曾经猜测,这是因为磁性作用。磁性是遵守平方反比规律的。胡克也猜想,这个力应该是遵守平方反比规律的。不仅仅是胡克,其他人也有类似想法。
胡克问了牛顿一个问题:“假设地球不会遮挡任何物体,从高塔上扔一个小球,这个小球将会走出怎样的轨迹呢?”牛顿顺嘴就回答了:“应该是条螺旋线,坠向地心吧。”胡克心说“你也有犯错误的时候——应该是走出椭圆轨迹,飞回到原来的位置。这跟行星绕太阳运行不是一码事吗?”
他挖了个坑,牛顿还真就掉进去了。于是胡克再次发挥小广播的特性,到处跟人家宣讲:“你看,我问了牛顿一个问题,他答错了,可见他还是不行嘛。”牛顿非常生气,但是他的风格不是到处传小道消息,而是找地方隐居。牛顿要是再冒头,又会被胡克盯上。
这也说明了一个问题,胡克是有这种猜想的,天体和地球上的万事万物都受到同一种规律的支配吗?这种东西应该就是重力。胡克在《显微术》这本书的最后,也附带了几张月亮的图。胡克也在设想,月亮上会不会也有重力作用,就类似于地球的重力?显然胡克认为引力普遍都有,不论地球还是月亮。在此之前的哲学家和科学家总是把天上的事儿和地上的事儿分割开,他们认为这两个空间并不遵循同一种规律。这个观念在胡克他们那一代人里慢慢被打破。
雷恩爵士有一次和胡克以及哈雷在咖啡馆闲聊,他就问:“到底这个平方反比规律和行星的椭圆轨道之间有什么样的关系呢?到底能不能根据平方反比规律来推算出轨道呢?”这在当时没人搞得定,雷恩爵士问胡克,胡克直晃脑袋;转头问哈雷,哈雷也摇头。雷恩爵士不仅是个杰出的建筑师、艺术家,还是个不错的科学家。哈雷研究过鸦片的药效,也研究过鱼类的保鲜技术。那年头并不像现在,学科之间的界限如此清晰,科学和超科学往往混杂在一起不容易分辨,而且皇家学会里也有很多奇人,跨界混搭在皇家学会的成员里是常事儿,雷恩爵士就是跨界典型。
这天在咖啡馆,雷恩来了兴致,他说:“你俩要是谁先算出来,我给40先令。”这笔钱在当时相当于半个月的工资,可见雷恩还是蛮大方的。胡克说他有办法,但是不便透露,以免有人偷学本事。后来他就不提了。可是哈雷着了迷,他一定要想法子找到答案。
1684年,哈雷憋不住了,去了剑桥大学找牛顿,寒暄几句以后,哈雷就把问题提出来了:“假如行星和太阳之间的引力遵循平方反比规律,那么它的运行轨迹是啥样的呢?”牛顿脱口而出:“是一个椭圆。”哈雷吓了一跳,这回答也太快了吧。哈雷又问:“你怎么知道的呢?”牛顿的回答更让哈雷吓了一跳,牛顿说:“我算过。”
牛顿就开始翻找过去的稿纸,翻了半天啥也没找到。他答应哈雷,再算一遍,记录下来给哈雷看。好几个月过去了,哈雷终于看到了牛顿的论文,高兴得直蹦。牛顿的论文太精妙了。要知道当时世界上有能力推导这个轨迹的也就两个人,一个是牛顿,一个是莱布尼茨。因为他俩手上有数学利器微积分,别人搞不定。莱布尼茨心思不在这事儿上,也就是说,对这事儿感兴趣且能搞定的,就牛顿一人。哈雷算是问对人了。
同年12月,哈雷把牛顿的论文公开发表了。后来俩人混熟了,哈雷不断地拜访牛顿,不由得挑大拇指称赞牛顿。因为牛顿的思想太厉害了,这家伙是个不世出的天才。哈雷就怂恿牛顿把自己的思想完整地写出来,牛顿答应了。此后,周围的邻居就经常看到牛顿一边沉思,一边围着自家花园绕圈。足足花了两年时间,一本划时代的巨著诞生了,那就是牛顿的《自然哲学之数学原理》,简称《原理》。一说《原理》,人们都知道是指牛顿的这本书。牛顿力学体系由此建立。
哈雷跑前跑后地帮了不少忙。他向皇家学会申请出版经费,这事儿归胡克审批。胡克拿过书稿一看,说好多思想是他的,要牛顿把他的名字加上。牛顿自然不干,反而把涉及胡克的内容全给删了。两边吵架又吵翻了天。
图2-3 《自然哲学之数学原理》第三版
不过说到底,还是牛顿的粉丝更多一些。最后这本书还是出版了。牛顿之所以用拉丁文写,就是为了让一般人看不懂,省得一帮小白横挑鼻子竖挑眼,所以书的销量不大,也就几百本。哈雷还张罗着寄送了好多本给欧洲的各个学术机构。