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数理化通俗演义-第21章

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还有一次,英王赫罗德正与来犯的威廉姆霸王激战,突然这星又出现在天空,赫罗德说:这是不祥之兆,怕要失败了!部下听言,便先失斗志,果然他也军败身死。我现在也正被这颗灾星缠得坐卧不安。1680年我观察到一颗,我怀疑它就是前几次有记载的那一颗,这家伙又转回来了。但是,我无法计算它的轨道与周期,因此也不能确定它们是不是就是同一颗星。” 

  牛顿眨了眨那双智慧的眼睛,微笑敬说:“这倒是一个很有趣的问题。”

  这时哈雷激动地站起来:“我此行就是专门为这件大事前来求教的,你说假如一颗星受到太阳的吸引,这引力是以与他们距离的平方成反比来递减,它是以甚么曲线运行呢?”

  牛顿十分平静地答出了两个字:“椭圆。” 

  可是这种平静反倒使哈雷大为震惊。他大瞪眼睛问:“怎么得出的?”

  “算出来的。”牛顿的声音还是那样平静。这时他在微积分方面的研究已在计算上大大帮了他的忙。 

  “这是真的吗?你知道胡克先生说他早已算出,不过不愿公布罢了。亲爱的牛顿先生,快将你的证明给我,我要向皇家学会汇报,这是一件天大的事情啊。”

  这年12月,在哈雷的鼓动下,牛顿的《论运动》送到皇家学会,二年后公布有万有引力的巨著《自然哲学的数学原理》第一编也送到皇家学会。在审查这些论文的会上,牛顿与他的冤家不得不再次相见。胡克这次不是得意地嘲讽,而是暴跳如雷了,他指着牛顿说:“你这是剽窃我的成果,人家早已解决了的问题,你又来著书立说,真是一种无耻的行径。”

  牛顿拍案而起,这个本来很温和的教授,今天也控制不住自己:“你自己一事无成,却好意思指责别人。我倒真想剽窃一点东西,可是你那计算的手稿到如今也不敢拿出来,以至于我真不知该到哪里去剽窃。我不知一个只知吹牛撒谎的人,怎样会混到这样的身份。” 

  哈雷见事情已弄得很僵,慌忙起来圆场,他在伦敦与剑桥之间已穿梭多次做“红娘”,今天能有这部书稿摆在案头,已是成绩不小了。他提议说:“我们还是讨论一下这部书的出版问题吧。请学会能考虑拨一笔出版费,使这个《原理》尽快问世。” 

  胡克一听火冒三丈:“对不起,皇家学会现在经费困难,拿不出一个先令来印甚么原理。”说完夹起皮包转身出门,临到门口,又补了一句:“我宣布,以后拒不参加任何一次这样的会议!”牛顿也早已气得发抖,他将手中的笔往桌上一摔,说:“算了!后面几编我看也没有必要再写了。”

  正是: 

  莫道政界仇难消,学界恨火却更高。 本是一致封自然,偏要你我见分晓。 

  几个月后,哈雷又来到了剑桥大学牛顿那间杂乱的房间里。一进门,他就大声说:“牛顿先生,请您加快写作,您的书可以出版了。” 

  “怎么,皇家学会又有钱了?” 

  “不,用不的它的钱,我已借到一笔钱,以个人名义来出版这本书!” 

  牛顿看这个比自己小十四岁的青年天文学家,一时不知说甚么才好。他从小孤苦伶仃,顿觉面前的哈雷就像自己的小兄弟一般,忙喊仆人快去拿酒,又搂着哈雷的肩膀在沙发上坐下。哈雷也赶快取出特地为他带来的资料,说:“牛顿先生,你看,这是格林威治天文台新测的月球与地球距离的数据,这是巴黎天文台最新测得的地球子午线数据……” 

  “啊,好极了,好极了。有了这些,我们的推导、计算就可以更精确了。”牛顿将这些资料捧在怀里,也不问问哈雷一路是否辛苦,就像饿汉抢面包一样地翻阅起来。哈雷也不介意,他接过仆人送来的酒杯,斜靠在沙发上,慢慢地呷味。忽然他的目光停在门下角的两个一大一小的洞口上,再一看对面通向卧室的那扇门上也有两个。他用手碰碰牛顿问道:“牛顿先生,为甚么每扇门下都要开两个一大一小的洞呢?”牛顿将目光从资料堆里移过来看了看门,很认真地解释道:“噢,哈雷先生,你知道我有一只漂亮的大花猫。为了能让它自由出入,我在门上开了一个大一点的洞,可是最近它又生下一窝小猫,于是,我又让仆人再在旁边开了一个小洞。”哈雷不听犹可,这一听,笑得前仰后合,杯子里的酒也差一点酒到地下。牛顿很诧异,忙问为何发笑。哈雷说:“尊敬的牛顿教授,苹果和月亮都能同享一个你发现的万有引力,难道你开的那个大一点的洞,就只许大猫走,而不许小猫走吗?”牛顿听完不觉自己也哈哈大笑起来,随即将资料放到桌上说:“先吃饭,吃饭。”两人手挽吃手向餐室走去。 

  1687年夏天,这部科学史上划时代的巨你《自然哲学的数学原理》终于由哈雷的主持和资助出版了。牛顿对哈雷的帮助非常感激,他在书的前言中特别写了一段: 

  “埃德蒙•;哈雷,是目光敏锐,博学多才的学者,为本书的出版付出了艰辛的劳动。他不仅为勘误和制版操劳,而且从根本上来说,他也是鼓动我撰写本书的人。因为正是他要我论证天体轨道的形状,正是他要我把这项论证呈报皇家学会。” 

  《原理》刚刚出版就被抢购一空,以后又接连再版三次(但是牛顿的《光学》一书硬是等到胡克死后的第二年,即1704年才正式出版),这本书的问世可以与欧几里德的《几何》,伽利略的《对话》媲美。许多人争相购买,有人买不到书,竟将这五百页的巨著亲手来抄一遍。人们狂热地希望弄懂牛顿提出的新道理。有一位贵族问牛顿:“要读懂这本书,是不是一定要懂数学?”牛顿答:“除此外,别无它法。”这位贵族立即花钱雇了一位数学教师。《原理》热一时遍及欧洲。 

  哈雷出版这本书,原是出于一种对科学事业的正义感。但是他万万没有想到书会这样畅销,因此,作为发行人的他也赚了一大笔钱。到底赚了多少,这自然是他的一个不便公布的秘密。 
 
第二十九回
门缝里 牛顿玩弄三棱镜,小旅店 歌德细看少女郎
——颜色本质的第一次突破 

  上回说到牛顿发现万有引力定律,出版了《自然哲学的数学原理》一书,这实在是物理学上的一件大事。殊不知这牛顿浑身才华,犹如大坝水满,渠水四溢,这智慧之水又从光学处冲开一个决口,奔涌而出。 

  原来,在颜色问题上,千百年来一直有一个难解的谜。那太阳光谁看也说是白的,可不知怎么雨后的天空会突然出现一条七色彩虹。于是众说纷纭,有说这是一条长龙弯身下海吸水;有言这是一座彩桥,仙人踏空而过;有那刚登王位的,就说这是吉兆,上天呈祥;有那宝座不稳的,就疑是江山气数已尽,终日惶惶。反正谁也说不清。中国古代已注意到虹是阳光与水珠的变幻。甲骨文里虹是“日”加“水”,唐代张志和的《玄员子》中记载:“昔日喷乎,水成虹霓之状。”端一碗水背向太阳一喷,眼前竟也能现出一条多彩小练。但这喷出的霓,伸手抓是一把湿气,想多看一会儿又瞬间即逝,既不能抓在手里玩,更不能用力将它剖开,终还是弄不清这颜色是怎么来的。至于平时红的花,绿的叶,五颜六色的杂物,人们更不知到底是怎么回事。前面提到的那个法国数学家笛卡儿说:颜色是许多小粒子在转,转速不同,颜色也就不同。化学家波义耳说:光是有许多极小粒子向我们的眼睛视网膜上撞,撞的速度不同,看到的颜色也就不同。反正,为解这个谜有不少人都想来试一试,而运气最好的,还是牛顿。 

  1666年,牛顿还在剑桥大学当穷学生时,他脑海里就翻腾过这个颜色问题。说来真巧,他在乡下,因看到苹果落地发现万有引力,回到学校,却又因看到门缝里的光而解决了光学中的颜色问题。那是个假日,同学们都去郊游,刻苦的牛顿却将自己锁在房中,推演着那引力的公式。不觉日已当午,他饥肠辘辘,便推开稿纸,抬起头来伸个懒腰,这一抬头不要紧,只见紧闭的门缝里露进一缕细细的阳光,在幽暗的房间里显得格外明亮。他不由自语道:“从来没有见过这样细的光丝,不知可否将它再分成几缕?”这来想有,他便伸手从抽屉里摸出一块三棱镜,迎上去截住那丝细光,然后又回过头去看这光落在墙上的影子。这一看不要紧,那墙上竟出现一段红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的彩色光带。他将镜子转转,光带不变,再前后移动,终于选出一个最佳点,这一下天上的彩虹便清楚地出现在他的肩里。他捏,三棱镜就像抓住了那条巨龙的尾巴,任他细看细想。从这天起,牛顿一有空,就把自己关在房子里,还把门窗都用床单遮严,放一道光进来,做着这种玩三棱镜的游戏。他已经悄悄地领悟到一个秘密:我们平时看到的白光,其实不是一色白,它是由许多光混合成的。但是那各个单色又是甚么呢?它们之间靠甚么区别成不同颜色呢?按道理应将那单色光再分一次,但这还得要一块三棱镜,还得有暗室设备,他这个穷学生是办不到的。 

  前面说过,牛顿在剑桥大学有一位恩师叫巴罗,他们生尊师爱,情同鱼水,结下了忘年之交。这巴罗几日不见牛顿出来走动,一天使到房里来找牛顿。他见门虚掩湝,屋里静悄悄的不像有人,便推门而进。不想一头正撞在一个人身上。巴罗刚从阳光下走进这间暗屋里,他一时看不清是谁,只听有人喊了他一声“老师”,将他扶住,又一把扯下窗户上的床单-原来是牛顿。巴罗说:“你又在搞甚么名堂,几天不露面,我还以为你病了呢。”牛顿却笑嘻嘻地如此这般说了一遍。巴罗也大为惊喜,连声埋怨他何不早说。第二天,他就给牛顿又弄来一块三棱镜,布置起一个真正的暗室。他们先让一束光穿过一个黑色木板上的小孔,用三棱镜将它分成七条不同的彩色光,再用一个有孔的木板挡住分解后的光,让每条单色光逐一从孔里通过,木板后再放一个三棱镜。这时新的发现出现在粉墙上:一是这单色光通过三棱镜时不会再分解,二是各色光束经过三棱镜时折射的角度不同。凭着数学天才和实践才能,牛顿很快就计算出红、绿、蓝三色光的折射指数。这一实验不久,1669年底牛顿便接替巴罗老师,开始在剑桥大学向学生们开设光学课了。可惜学生们听不大懂他在讲些甚么。 

  1672年2月6日,牛顿向皇家学会写了一封详细的信《光和颜色的新理论》,归纳了十三个命题。他指出:我们平常看见的白光不过是发光体发出的各种颜色光的混合。白光可以分解成从红到紫的七色光谱。一切自然物体的颜色是因为它们对光的反射性能不同。对哪一种光反射的更多些,就是那种颜色。按这个理论,虹的问题解决了,它不过是白光让空中的水滴(相当于三棱镜)分成七色而已。物体的颜色不同不过是因为各自的反射性能不同。这又是一大发现。牛顿并因此而创立了光谱理论。后来恩格斯说:“牛顿由于进行光的分解,而创立了科学的光学。”

  说到颜色,各位读者,容我这里插上一笔。这个问
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