牛頓的蘋果 | ①故事是真是假？_風聞

大家好，我是國家天文台的陳學雷。這一期觀天者説，我和大家聊一聊牛頓。

大家都聽説過牛頓蘋果的故事，牛頓看到蘋果落下而發現萬有引力的故事是大家都耳熟能詳的。英國在紀念牛頓《自然哲學的數學原理》一書出版三百週年的文集時，書的封面也用的是一個蘋果。牛頓家鄉的蘋果樹也被移栽到世界各地的許多著名學術機構。

李克強總理在談到科技創新的時候也提到了這個故事，他説：“創新成果往往不是‘計劃’出來的。比如牛頓坐在蘋果樹下發現萬有引力定律，就屬於靈光一現的突發奇想。但這種突發奇想不是拍腦袋想出來的，而是厚積薄發的結果。”

圖注：牛頓家鄉故居（背景中的房子）旁的蘋果樹，取自https://www.atlasobscura.com/articles/newton-apple-tree

但是，近年來卻有很多文章把這個故事歸入了虛假故事裏。隨便在網上搜索可以找到很多這樣的文章。例如，在一篇題為《那些誤導我們的教科書故事--牛頓根本沒被蘋果砸》的文章中，在提到這個故事時是這樣説的：“關於牛頓和他的蘋果是伏爾泰編的，據説他是聽牛頓的侄女説的，當然牛頓的所有手稿中沒提到那隻蘋果。”

再比如，另一篇題為《小學教材裏的中國式虛假故事：華盛頓砍樹，牛頓被蘋果砸都是假的》這樣一篇文章裏，把牛頓的蘋果故事與《愛迪生救媽媽》、《地震中的父與子》等虛假故事放在一起，“可惜的是，這些故事全是假的，不是歷史的真相。”並進而寫到，“再比如，牛頓的‘假如我看得比別人遠一些，是因為我站在巨人的肩膀上’名言，是在他與胡克爭奪萬有引力定律的優先發現權時，為了譏諷胡克而説的（胡克是個駝背和身體扭曲的矮子），顯示了牛頓卑劣的人格。”

還有一篇，在《淺談當前小學科學課程標準的缺陷 》的文章裏，作者寫到“牛頓的萬有引力定律是以開普勒的行星運動三定律為基礎的,而我們卻不重視這一重要過程, 還常常毫無意義地談論落地蘋果激發了牛頓靈感的神話。”

牛頓蘋果的故事真的如這些文章所説的那樣完全是虛假的嗎？其實，在小學教科書和少兒讀物中流行的牛頓蘋果故事，雖然有演繹的成分（比如説牛頓被蘋果砸到），但實際上基本內容卻是來自歷史文獻的。當然，牛頓確實並未在他的論著中提到蘋果的故事，不過人們在正式的科學著作中一般也不會講述自己的科研靈感來源，因此這本身不足以否定牛頓蘋果故事的真實性。牛頓蘋果的故事是一些熟悉牛頓的人聽晚年的牛頓自己講述的。

這個故事最著名的講述者是法國啓蒙哲學家伏爾泰(Voltaire)。伏爾泰1726年到英國，根據他在英國的見聞，1733年伏爾泰出版了他的《哲學書簡》（又稱《英國書簡》），在其中他描述了宗教上寬容多元、政治上民主自由的英國，這給當時的法國思想界帶來了相當大的衝擊而一度被列為禁書。

伏爾泰1727年參加了牛頓的國葬儀式，他在書中也介紹了牛頓萬有引力理論，這與當時法國占主導地位的笛卡爾漩渦學説有很大不同。

關於牛頓發現萬有引力的經過，伏爾泰寫到：“1666年，他退隱到劍橋附近的鄉下，有一天在自己的花園裏散步，看到有水果從樹上掉下來，便陷入了對重力的沉思。……使重物墜落的力量是一樣的，不管是在地下多深處，也不管是在多高的山上，都不會有明顯的減小。為什麼這一力量不會一直延伸到月球上呢？如果這一力量真的一直深入月球，從表面上看，難道不正是這一力量使月球保持在其軌道上嗎？……"（文獻【1】，p.66-67)

伏爾泰的故事來自牛頓的外甥女凱瑟琳·康迪特(Catherine Conduit)，她在孃家的名字叫凱瑟琳·巴頓(Barton)，是牛頓的同母異父妹妹漢娜·斯密思(Hanna Smith)的女兒。她的丈夫約翰·康迪特(John Conduit, 1688-1737)在英國駐直布羅陀的軍隊中任職後回國，娶了凱瑟琳後成為牛頓在皇家造幣廠的助手，並在牛頓死後繼任了造幣廠廠長。

他們夫婦死後安葬在西敏寺牛頓墓的旁邊。約翰·康迪特對牛頓相當崇拜，曾有意撰寫一部牛頓的傳記（未完成），因此很早就開始注意記錄牛頓的談話，並在牛頓逝世後收集了其他人對牛頓的回憶。我們現在所讀到的牛頓軼事大多來自他們當時收集的記錄。

還有另一個獨立的記錄來自威廉·司徒克雷（William Stukeley, 1687-1765）。他和牛頓都來自林肯郡，是牛頓的老鄉。司徒克雷也畢業於劍橋大學，是一名醫生，在鄉間巡診時他對鄉間遺存的古蹟產生了濃厚興趣。他多次訪問巨石陣(Stonehenge)，並首次進行了詳細的測量和記錄，成為考古學的先驅者之一。他也成了皇家古物協會的秘書，也加入了皇家學會並結識了當時擔任學會主席的牛頓，與牛頓有很多交往。

1726年4月15日，他去牛頓家，告知牛頓他準備離開倫敦回鄉養病，回的地方就是牛頓的老家林肯郡，並將定居在格蘭瑟姆鎮，這是牛頓小時候上學的地方。後來他在格蘭瑟姆採訪了很多認識牛頓的老人，包括傳説中牛頓少年時代的女友文森特夫人，收集了許多牛頓童年時代的軼事，並調查了牛頓的家譜。

在這次見面中（4月15日），晚餐後他們來到花園，在蘋果樹下喝茶。司徒克雷後來寫到，“他告訴我，在過去，正是在相同的情景下，重力的概念進入他的頭腦。它是由一個蘋果落地引起的，而當時他正坐着沉思默想。他自己思量，為什麼蘋果總是垂直地摔在地上，為什麼它不斜着跑或者向上跑，而總是跑向地球的中心呢？的確，原因是地球吸引蘋果。在物質中必定有吸引力存在，地球的吸引力總和一定指向地球的中心，而不指向地球的任何一側。所以這個蘋果垂直地向地球中心下落。如果物質之間如此吸引，吸引力一定與物質的量成比例。所以，蘋果吸引地球，和地球吸引蘋果一樣。存在一種力量，像我們這裏所説的重力，它通過宇宙延伸自己。”（文獻【2】）

此外，還有數學家Robert Greene在他的著作中稱皇家學會副主席Martin Folkes 也曾聽牛頓講述過這個故事。牛頓的另一位朋友、數學家棣莫弗（Abrahamde Moivre,1667-1754)雖然沒有提到蘋果，但是他也説到1666年牛頓在花園中思考的時候產生了關於引力的想法（文獻【3】，p.154)。

這些人的説法大體上是一致的，雖然也有一些細節上的差異，比如牛頓到底是坐着沉思時，還是散步時看到蘋果下落。而且他們都是非常熟悉而崇敬牛頓的人。蘋果的故事確實來自牛頓本人，這一點並沒有太多可懷疑的。

誠然，牛頓講述這一故事的時候，已經離故事發生的時間過去差不多60年了，但如果牛頓是從一個蘋果落地得到靈感的話，這無疑會在他心中留下深刻的印象，因此他晚年能夠回憶並講述這一故事並不奇怪。

參考文獻

【1】伏爾泰著，《哲學書簡》,閆素偉譯，商務印書館，2018.

【2】威廉·司徒克雷，伊薩克·牛頓爵士回想錄(Memoirs of Sir Issac Newton’s life), 轉引自趙振江譯《牛頓傳記五種》，商務印書館，2007.

【3】Richard S. Westfall,Never at Rest, A biography of Issac Newton, p.154, Cambridge University Press,1980.