世界近代中期科技史-第3章

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　　这是不公正的　。胡克的声明引起了与会者的思想混乱。　

　　　　　　　本来，根据皇家学会的要求，牛顿早在1684年11月至12月间即开始写　

　　作　《自然哲学的数学原理》，并在1685年夏完成了第一卷，1686年，牛顿　

　　又完成了第二卷，并开始写作第三卷。1686年春，当牛顿向皇家学会提交第　

　　一卷后，却未能在当年出版，其原因，一是皇家学会凑不出足够的出版经费；　

　　二是皇家学会总干事胡克对书中的引力的平方反比定律发现的居先权提出了　

　　异议，胡克认为，引力的平方反比定律是他首先发现的，正是他的发现引导　

　　牛顿发现了万有引力定律。但是牛顿在书稿中却对胡克的发现只字不提，因　

　　此，胡克不同意此书的出版。　

　　　　　　　　《原理》在当年未能出版的后一个原因的内幕，牛顿开始并不知道。过　

　　了一段时间之后，哈雷才向牛顿透露了这一内幕。1686年5月22日，哈雷　

　　在给牛顿的信中说：“我应当告诉你一件事，就是胡克先生对于你的重力减　

　　小到中心的距离的平方成反比这个法则的发明还有一些要求。他说你是从他　

　　那里得到这个概念的。……胡克先生希望你在序言中稍微提到他一下。”这　

　　样，胡克就通过哈雷，向牛顿提出了万有引力发现的居先权之争。　

　　　　　　　对于胡克的提议，牛顿起初表现得比较克制，因为他对这位年长的科学　

　　家还是尊重的，牛顿在同年5月27日给哈雷回信时说：“感谢你写信给我，　

　　告诉关于胡克先生的一切。”又说，希望能与胡克之间“保持良好的了解。”　

　　由此看来，牛顿起初对胡克的提议并不在意。　

　　　　　　　但此后不久，当牛顿听说胡克在一次会议上说牛顿的引力平方反比定律　

　　是剽窃他的成果时，牛顿表示了愤慨，同年6月20日，牛顿在给哈雷的信中，　

　　驳斥了胡克对于万有引力发现居先权的要求。牛顿说，他再也不能宽恕这个　

　　粗鄙无能的胡克了，并指责胡克是想“要拿走步其后尘的以及走在他前面的　

　　人的所有发明。”由于愤慨，牛顿不想发表他的《原理》第三卷了。　

　　　　　　　哈雷接到信后，立刻回信牛顿，对牛顿进行了宽慰和劝导。哈雷说：“我　

　　衷心地感到歉疚。”又说：“在这全人类都应该向你表示感激的事件上，你　

　　竟碰到了使你不安的事情。……现在我必须再次恳求你，不要让你的怒火冲　

　　天，以致使我们失去你的第三卷。”①　

　　　　　　　哈雷的宽慰和劝导使牛顿逐渐恢复了平静。牛顿在回信中表示了愿意和　

　　解的态度，并答应了哈雷的要求，加紧了《原理》第三卷的写作和修改。1687　

　　年4月6日，牛顿把《原理》的第三卷也提交给了皇家学会。　

　　　　　　　牛顿从1684年11月至12月间开始写作《自然哲学的数学原理》的第一　

　　卷，到1687年4月提交《原理》的第三卷，经过两年多的紧张工作，这部用　

　　拉丁文写作的三卷本科学巨著，终于全部脱稿了。　



①　＇英＇斯蒂芬·F·梅森：　《自然科学史》，上海译文出版社1980年版，第186页。　

①　＇英＇J·K·斯科特：《数学史》，商务印书馆1981年版。　


…　Page　10…

　　　　　　　　《原理》的三卷手稿全部提交给皇家学会之后，由于皇家学会一时凑不　

　　出足够的出版经费，同时由于胡克提出的万有引力发现居先权的争议，皇家　

　　学会无法出版。最后，哈雷慷慨解囊，于1687年5月资助出版了牛顿的这一　

　　著作。　

　　　　　　　可是，事过6年之后，胡克又提出了万有引力发现的居先权问题，这不　

　　能不使与会会员大为惊异，同时也使牛顿本人深感震惊。　

　　　　　　　②争论的原因。胡克是17世纪中期的以天文学、力学、光学、生物学和　

　　化学等方面的成就著称的科学家。　

　　　　　　　胡克在力学中的建树，表现在他的力学实验中，胡克在1659年对格里凯　

　　抽气机进行了改革，并用这种抽气机协助化学家波义耳进行大气压力实验，　

　　使波义耳发现了大气的体积与压力成反比的定律，即著名的波义耳——马略　

　　特定律。此外，胡克还进行过弹性力学的实验研究。他在弹簧的应力实验基　

　　础上，发现弹性物体的应变与应力成正比的定律，即著名的胡克定律。这一　

　　定律虽然直到1676年才以字谜的形式陈述出来，并迟到1678年才以定律的　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　①　

　　形式发表出来，但胡克本人早在1660年发现了这一定律　。　

　　　　　　　那么胡克对万有引力发现的居先权是否真实？这要从引力理论发展的历　

　　史源流来说。　

　　　　　　　17世纪初，吉尔伯特发表《磁石论》，天体和地面物体运行的力学规律　

　　即已受到天文学家和物理学家的重视。吉尔伯特已试图运用磁力理论对天体　

　　运行的力学规律进行探讨。而伽利略的落体定律及其朦胧的引力观念、刻卜　

　　勒的行星运动的三定律及其最初的天体引力思想，事实上已分别在力学和天　

　　文学的领域内播下了万有引力定律的理论种子。　

　　　　　　　但是，在刻卜勒发现行星运动的第三规律和提出最初的天体力学理论　

　　后，他的理论思想在半个世纪之内未引起人们的充分重视。只是到了六十年　

　　代中期，人们才重新关注这一问题。在意大利、荷兰、英国、相继出现了一　

　　些引力问题的研究者。　

　　　　　　　1666年，意大利物理学家博雷利（1608—1678年）重新提出了刻卜勒的　

　　引力理论，博雷利是比萨大学的数学教授、佛罗伦萨实验学院的院士。他继　

　　承了伽利略的力学传统，同时吸取了刻卜勒的引力思想。博雷利在研究行星　

　　的运行轨道时认为，行星轨道之所以是椭圆轨道，是由两种相反的力合成的　

　　效果。其一是把行星吸向太阳的引力，其二是使行星离开太阳的离心力。这　

　　两种力合成之后，其运动就像用绳索系住石头后让它旋转一样。博雷利提出　

　　这一假设之后，未能对这一假说进行数学论证。但博雷利重新提出行星轨道　

　　的力学问题，说明研究引力理论的条件已经成熟了。　

　　　　　　　荷兰著名物理学家惠更斯在研究动力学的过程中，也研究了引力问题。　

　　1673年，惠更斯发表了他的动力学著作《摆钟论》。在这一著作中，惠更斯　

　　论述了他所发现的向心力定律：即当一定量为m的物体以速度V在半径为r　



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　

　　的圆上运动时，其向心力所产生的加速度a为V/r。向心力定律的发现传到　

　　英国后，直接推动了牛顿对万有引力定律的研究。　

　　　　　　　在英国，则出现了更多的热心的引力理论研究者，因为此时行星运动的　

　　引力问题已成为英国最吸引人的前沿科学问题。由于刻卜勒定律的影响，不　

　　少科学家都发现了太阳对于行星的引力，并且推测到这种引力随行星到太阳　



①　＇英＇J·R·帕廷顿：《化学简史》，商务印书馆1979年版，第86页。　


…　Page　11…

的距离的平分成反比的变化。后来，由于惠更斯发现的向心力定律的影响，　

天文学家和物理学家进一步被吸引到引力问题的研究中，其中，牛顿、胡克、　

哈雷和雷恩便是试图攻下引力问题这一科学难关的最热心的代表人物。　

　　　　　胡克的引力问题研究是以伽利略的运动力学为基础的，胡克在研究中发　

现，如果用伽利略的惯性原理解释行星运动规律，必然要从力学理论上引出　

这样两个问题：其一，使行星轨道弯曲成圆或椭圆所需要的向心力；其二，　

证明太阳的引力提供了行星运动所需要的向心力。这两个问题都需要研究向　

心力或引力随两物间距离的变化而变化的规律。胡克正是从这一问题走向引　

力定律研究的。　

　　　　　1662年至1666年间，胡克根据他的上述推想，进行了一项试图探索引　

力随距离变化的引力实验，他在深井和高山上量得同一物体的重量，试图通　

过同一重物在与地心处于不同距离时的重量差，来求得引力随两物体之间的　

距离的变化规律。但实验没有成功，因为山的高度与地球的半径相比是微不　

足道的。　

　　　　　1664年，当雷恩在与胡克的一次聚会中商讨慧星的轨道问题时，胡克根　

据他当时对引力问题的研究，指出当慧星靠近太阳时，其轨道是弯曲的。而　

慧星轨道弯曲的原因，正是来自太阳的引力。　

　　　　　惠更斯在1673年发现向心力定律之后，为引力定律研究提供了新的理论　

借鉴。因为运用这一定律，即可以从刻卜勒的行星运动的第三定律直接推导　

出引力的平方反比定律。虽然惠更斯本人可以做到这一点，但他却未从理论　

上做出这一推导。　

　　　　　惠更斯的向心力传到英国之后，立即引起了牛顿、胡克、雷恩、哈雷等　

人的重视。1674年，胡克提出了关于引力的三条假设。第一，一切天体都有　

倾向自身中心的吸引力，这种力又作用于其他天体。因此，不仅太阳和月亮　

对地球的形状和运动发生影响，而且地球对太阳、月亮同样有影响，其他行　

星对地球的运动也都有影响，从而指出了引力作用的普遍性。第二，作直线　

运动的任何天体，在没有受到其他作用力使其偏斜之前，继续保持直线运动　

不变；受到其他力的作用时，它的直线轨道就会倾斜，沿椭圆、正圆轨道或　

某种复杂的曲线运动。这就找出了吸引力同天体运行轨道的联系。第三，物　

体离吸引中心越近，所受到的吸引力越大，具体数量关系尚待实验中解决。　

我们一旦知道了这个数量关系，就可以很容易地解决了天体运行的定律了。　

1680年初，他又明确地提出引力同距离平方成反比的思想。所以英国科学史　

专家贝尔纳认为，万有引力的基本概念是属于胡克的，但他缺乏牛顿那样的　

数学才能，所以没能明确地提出万有引力的公式。　

　　　　　在相继发现引力的平方反比定律之后，由于种种原因，胡克未能对引力　

的问题进行更深入的研究。只有牛顿以引力的平方反比定律的发现作为他研　

究万有引力定律的新的起点，向着万有引力定律的目标继续前进，并最终发　

现了万有引力定律。　

　　　　　发现引力的平方反比定律并不等于发现万有引力定律，这一点，胡克本　

人也是清楚的。在牛顿尚未发现万有引力定律之前，胡克曾在1679年写信给　

牛顿，问他能否根据向心力定律和引力的平方反比定律，证明行星运动是椭　

圆轨道运动。胡克不仅在这一信中提出了这个问题，而且指出了解决这一问　

题所在。胡克认为，证明中的最大困难，是如何把太阳和行星这样庞大的天　


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