牛頓沒有被蘋果砸中腦袋,我們聽了太多假的「科學家勵志故事」

本文來源:短史記

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作者:隋風

大多數當代中國人,在他/她的學生時代,都或多或少受到過「科學家勵志故事」的熏陶。

可惜的是,這些「科學家勵志故事」,有很多是假的。

比如「牛頓被蘋果砸中腦袋,然後發現了萬有引力」。

教科書收錄這個故事,自然是希望學生能夠學習牛頓,從普通的日常生活中得出不普通的發現。

其實,牛頓發現萬有引力,是受到博物學家羅伯特•胡克(Robert Hooke)的啟發,而非蘋果砸中腦袋。

1671年,胡克發表論文《試論地球周年運動》,提出天體有吸引力、慣性運動、引力大小與距離有關等3條假設。

1679年,胡克在給牛頓的信中討論了他設想的「平方反比定律」,還向牛頓建議了計算方向。

再後來,牛頓按照胡克的思路、伽利略的理論,以及自己發明的微積分,發現了牛頓第三定律和萬有引力定律,並發表在1687年出版的《自然哲學的數學原理》一書之中。

萬有引力定律發表後,胡克認為牛頓剽竊了自己的研究成果(牛頓沒有提及胡克給自己的啟發),兩人關係惡化。

1717年,在給一位法國作家的信中,為了否認胡克給他的啟發,牛頓編造了蘋果落地的故事,但這個故事在牛頓生前並未公諸於世。①

1727年,伏爾泰在《哲學通信》這本書裏,第一次說到蘋果樹和牛頓發現萬有引力的關係。此後遂以訛傳訛,變得廣為人知。②

▲圖:羅伯特•胡克(Robert Hooke),啟發牛頓發現萬有引力的學者

再如「瓦特看到開水使壺蓋跳動,發明了蒸汽機」。

這個故事所傳達的主旨,與「牛頓被蘋果砸中腦袋,然後發現了萬有引力」高度相似,亦即仔細觀察思考普通的日常現象,也可以發現偉大的科學原理。

其實,蒸汽動力的研發,自15世紀就已開始,達芬奇曾致力於此。

1688年,法國物理學家德尼斯•帕潘,用圓筒和活塞製造了第一台簡易蒸汽機。

此後,相關技術不斷提升,至1712年,英國人紐可門發明出了可用於礦井排水和農田灌溉的蒸汽機。

正是在這些前人研究成果的基礎之上,瓦特加上了冷凝器(1763年)、雙動發動機(1782年)、離心式調速器(1788年)、壓力計(1790年)等裝置,才有了完善的蒸汽機,推動了英國工業革命。

所以,嚴格來說,瓦特只是蒸汽機的改進者,而非發明者。③

他的成就,並非來自「開水使壺蓋跳動」的啟發,而是一代又一代人的知識積累。

▲圖:托馬斯.紐可門(Thomas Newcomen),蒸汽機發明史上的重要人物

再如「富蘭克林在雷雨天放風箏測試閃電」。

這個故事,主要是為了鼓勵學生要有「勇於實踐」「不畏艱險攀登科學高峰」的精神。

其實,並沒有資料能夠證明富蘭克林確實做了這個實驗——將鑰匙放在風箏中,在雨中測試閃電。

研究者發現,富蘭克林只是在《賓夕法尼亞學報》上簡單地敘述過風箏實驗的設計,從沒說過自己真的做了這個實驗。

也有人按照富蘭克林的設計,製作了相同的風箏,但這種風箏卻飛不起來。④

如果修改富蘭克林的設計,讓帶著鑰匙的風箏在雷雨天飛起來的話,會產生什麼後果呢?

研究認為,後果將是:電流從風箏經過人體,將達到幾十甚至上百千安,手拿風箏的人呼吸將會停止,肌肉會被撕裂,甚至身體會發生燃燒。

如果富蘭克林真的做了這個實驗,他很難全身而退。⑤

富蘭克林在電學上確實很有成就,不僅證明了人工電與雷電的同一性,還發現了尖端放電現象,提出了「正電」和「負電」概念、電荷守恒定律等。

這些成果,無不建立在當時已有的電學實驗基礎之上。⑥

▲圖:如果富蘭克林真的如圖中這樣做了,他無法全身而退

再如「愛迪生癡迷做試驗被人打聾耳朵,終成發明大王」。

這個故事,當然是為了傳達「努力」「癡迷」和「鍥而不舍」的對於攀登科學高峰的重要性。

其實,愛迪生因為做實驗被列車員打聾耳朵,這個故事是虛構的。

真實情況是,在列車上當報童的愛迪生「上車不及,車務員恐怕他墜入輪底,便一把將他拉了上來,他覺得耳中好像突然被咬了一口,接著便失去了聽覺」。⑦

乘務員對愛迪生並無惡意,而是救了他一命。

愛迪生後來被稱為「發明大王」,是因為他一生中有2000多項發明,在美國獲得了1328項專利。

但這些發明,並非出自愛迪生一人之手,而是團隊貢獻。

1876年,愛迪生建立了「門洛帕克實驗室」,先後招募了200多名專業人士。

這些人,有的精通數學,有的擅長物理,有的是化學專家,甚至還包括專業的繪圖人才。

這些人通力合作,才有了掛在愛迪生名下的一個個發明。⑧

▲圖:「門洛帕克實驗室」內部

再如,「愛因斯坦小時候很笨,成績差,連小板凳都做不好」。

這個故事,主旨在於傳達「勤能補拙」等勵志理念。

其實,真實情況是,由於家庭教育的原因,愛因斯坦早在12歲就自學了平面幾何;在中學時期,他的「數學和物理水平遠遠超出學校的要求」。

在蘇黎世工業大學「數理師範系」求學期間,愛因斯坦不僅在課堂上接受了正規的數學、物理專業教育,還在課外進行了大量閱讀,做了許多實驗。

1905年,愛因斯坦獲得蘇黎世大學物理學博士學位,1909年,成為這所大學的教授。⑨

1901年,22歲的愛因斯坦發表第一篇論文《由毛細現象所得出的結論》,其研究成果獲得了學術界的注意。

1905年是愛因斯坦的「奇跡年」,一年之內,他在物理學界最權威的《物理學雜志》發表了6篇論文,包括提出狹義相對論的《論動體的電動力學》。

十年後,愛因斯坦建立了廣義相對論,並在1916年作出推論,「一個力學體系變動時,必然發射以光速傳播的引力波」。⑩

如今,愛因斯坦的大部分理論都得到了實驗證實。

▲圖:少年愛因斯坦,一點都不笨

上述種種假的「科學家勵志故事」,其本意自然是好的。

但這些假故事並未告訴它的受眾,科學發現的實質乃是知識的積累與突破。

相反,這些假勵志故事糅合在一起,為幾代中國人構築起了一種錯誤的「科學觀」——一種由頓悟式的啟發和執拗式的努力構築起來的「庸俗成功學」。

在這種「庸俗成功學」的支配下,自上世紀80年代開始,無數未曾接受過正規學術訓練的民間人士,試圖靠著頓悟和努力,去證明哥德巴赫猜想、造出永動機、推翻相對論,以致於「民科」成了一種社會現象。

牛頓、瓦特因為偶然事件,而獲得了重大科學發現;愛因斯坦、愛迪生屢受挫折,但憑著個人鍥而不舍的精神,也終於取得了成功。

這些故事,為「民科」們提供了極大的心理支持,也為其培育了相當多的支持者。

可惜的是,這些「科學家勵志故事」,並不靠譜。

註釋

①③張繼棟: 《瓦特的水壺與牛頓的蘋果——無稽之談的誤導》,《力學與實踐》2008年第2期。

②吳大江:《現代宇宙學》,清華大學出版社2013年,第66頁。

④曹天元:《富蘭克林的風箏》,《南方都市報》2006年9月6日。

⑤Albert_JIAO:《富蘭克林的風箏實驗真實存在嗎》,果殼網2011年1月9日。

⑥眭平:《富蘭克林與他的電學》,《中學物理教學參考》1996年第12期。

⑦西蒙茲:《愛迪生傳》,世界書局1941年,第40頁。

⑧梁國釗:《愛迪生科學研究方法的特點》,《學術論壇》1988年第4期。

⑨(德)阿爾布雷希特·弗爾辛:《愛因斯坦傳》,人民文學出版社2011年,第12-50頁、第88-97頁。

⑩許良英:《愛因斯坦奇跡年探源》,《科學文化評論》2005年第2期。

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