若不是他,牛顿的《原理》可能不会问世-深度-知识分子

若不是他,牛顿的《原理》可能不会问世

6小时前
导读
艾萨克·牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》(简称《原理》),是科学史上最重要的著作之一。
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爱德蒙·哈雷(Edmond Halley,1656年11月8日—1742年1月14日),英国天文学家、地理学家、数学家、气象学家和物理学家。
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导读:

 艾萨克·牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》(简称《原理》),是科学史上最重要的著作之一。它通过运动三定律和万有引力理论,将地面物体与天体的运动纳入统一的数学框架,不仅奠定了经典力学的基础,也深刻影响了此后几个世纪的自然科学发展,改变了人类对宇宙运行规律的认识。

 鲜为人知的是,在《原理》的诞生和出版过程中,还有一位关键人物发挥了重要作用。他不仅促使牛顿重新投入天体运动问题的研究,还在皇家学会无力承担出版费用时,自掏腰包资助这部著作的出版。没有他的推动,《原理》或许不会如此顺利地问世。

瞿立建|撰文

1684年1月,爱德蒙·哈雷与克里斯托弗·雷恩(Sir Christopher Wren,1632年10月20日—1723年2月25日,英国天文学家、建筑师)、罗伯特·胡克(Robert Hooke,1635年7月18日—1703年3月3日)讨论一个当时天文学最核心的问题:行星为什么沿椭圆轨道绕太阳运行?开普勒已经通过观测数据总结出行星运动三定律,却没有解释这些规律为什么存在。

胡克声称,如果太阳对行星的吸引力与距离的平方成反比,那么全部行星运动规律都能由此推出,而且他说自己已经证明了。雷恩不太相信,于是提出一个挑战:给胡克和哈雷两个月时间,谁能拿出令人信服的数学证明,他就送那个人一本价值40先令的书。

两个月过去了,胡克始终没有拿出证明。哈雷也做了尝试,但没有成功。

哈雷决定不等胡克了,去剑桥向牛顿请教。牛顿当时已经以数学才能闻名于学术界。

哈雷本来打算很快去找牛顿,但1684年春天,他的父亲突然遇害,随后又出现复杂的遗产纠纷。直到1684年8月,他终于来到剑桥。两个人的这次会面,后来成为科学史上最著名的会面之一。

哈雷问牛顿:假如太阳对行星的吸引力与距离平方成反比,那么行星的轨道会是什么形状?

牛顿几乎脱口而出:椭圆。

哈雷吃了一惊,马上追问:你怎么知道?

牛顿说:我算过了。

哈雷立即要求看证明。牛顿翻找一通,没有找到,说以后找出来寄给他。这一次,哈雷没有被放鸽子。1684年11月,他收到牛顿托人送来的一篇只有九页的论文——《论天体的轨道运动》(De motu corporum in gyrum,简称De motu,《论运动》)。牛顿在这篇论文里证明,平方反比的向心力能够产生椭圆轨道,并从统一的数学框架中推导出开普勒的行星运动规律。

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艾萨卡·牛顿的画像。图源:维基百科

哈雷立刻意识到,他手里拿着的不是一篇普通论文,而是一套新力学的胚胎。他再次赶到剑桥,催促牛顿继续写。牛顿也被这个问题重新抓住了。在接下来大约18个月里,他几乎暂停了包括炼金术在内的其他研究,把九页论文不断扩展。

与此同时,1686年1月,哈雷终于有了一份正式领薪水的工作——皇家学会书记员,负责会议记录、文件、书籍和学会出版事务。1686年春,牛顿完成的《自然哲学的数学原理》前两卷提交皇家学会,哈雷负责审读和校对。

然后麻烦来了。

胡克看到书稿后大发雷霆。他认为,平方反比引力这个思路自己早在1679年就已经通过书信告诉过牛顿,现在牛顿的书中却没有充分说明他的贡献。哈雷只好站到两个脾气都不太好的人中间灭火。

他委婉地告诉牛顿,胡克希望得到某种承认。牛顿顿时被激怒,坚称自己早在收到胡克书信以前,就已经知道引力服从平方反比关系。他还说,自己早在1677年就与雷恩讨论过这个问题。真正重要的,在牛顿看来,也根本不是猜出一个平方反比关系,而是用数学证明它如何得出行星轨道。

牛顿越想越生气,甚至表示准备把《原理》最重要的第三卷压下来不发。这一下轮到哈雷头大了。他不断写信安抚牛顿,并进一步核实雷恩对1677年那次讨论的回忆。最终,牛顿接受了雷恩确实记得此事的说法。至于雷恩究竟是真的清楚记得,还是为了帮助哈雷安抚牛顿而如此表示,今天已经无法确定。

但哈雷成功了。牛顿没有撤掉第三卷,《原理》终于成为完整的三卷本。

可问题远没有结束。1686年,皇家学会虽然决定出版这部书,却很快发现了一件尴尬的事情:没钱。

此前,皇家学会刚刚出版了一本制作极为精美的《鱼类史》(Historia Piscium)。书里有大量昂贵的铜版插图,结果销量惨淡,几乎把学会本就不宽裕的资金耗光。穷到什么程度?连哈雷的工资都一度发不出来,皇家学会最后甚至决定拿几十本卖不出去的《鱼类史》抵他的工资。

偏偏就在这个时候,人类科学史上最重要的著作之一准备印刷。

于是哈雷又承担了一个新角色:出版人。皇家学会在1686年6月决定,由哈雷负责《原理》的印刷事务,并由他承担费用。此后一年,哈雷不停校样、协调、催稿、处理出版细节。

1687年7月,《自然哲学的数学原理》终于问世。

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《自然哲学的数学原理》拉丁文版封面(1687)

牛顿当然是这本书的作者,但如果没有哈雷,它很可能根本不会以今天我们熟悉的形式出现。后来,英国数学家奥古斯塔斯·德摩根(Augustus De Morgan,1806年6月27日—1871年3月18日)评价哈雷在这件事上的作用,说:

如果没有哈雷,《原理》也许不会被构想出来;即使构想出来,也未必会完成;即使完成,也未必能够出版。

历史最后给了牛顿最耀眼的位置。但在牛顿身后,有一个不断写信、劝架、校稿,最后甚至自己掏钱的人。那个人叫哈雷。图片

参考资料:
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本文根据哈雷的传记《Edmond Halley: The Many Discoveries of the Most Curious Astronomer Royal》完成。
本文摘自:“哈雷,不止于彗星”,作者瞿立建,《赛先生》2026年11月8日首发。


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