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英国300年蒙尘档案:英国达芬奇遭牛顿封杀


http://www.sina.com.cn 2006年05月20日 21:59 南都周刊
科技时代_英国300年蒙尘档案:英国达芬奇遭牛顿封杀
图为被牛顿封杀的英国达芬奇胡克发明的显微镜
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  特约记者 孔令龙

  一份被尘封了300多年的手稿今年3月重见天日后,被以百万英镑的天价拍卖。

  这份由物理学家罗伯特·胡克——一个被低估的大科学家执笔的手稿,记录了英国皇家学会20多年时间中的很多次内部会议,以及发生在惠更斯、牛顿等著名科学家之间的一桩桩公案。

英国300年蒙尘档案:英国达芬奇遭牛顿封杀
图为被牛顿封杀的英国达芬奇胡克

  胡克是一个全才式的人物,他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献,因此被誉为“英国的达芬奇”。

  最近,英国著名的伯罕斯拍卖行为一份发黄褪色的手稿作价100万英镑,而且没等到公开拍卖,就被英国皇家学会幕后高价买走。如此天价,不但没有减轻这份由古怪斜体字写成的手稿的魅力,反而用更直观的方式向喜欢看热闹的公众彰显出它的价值,引起了很多人的关注。更值得一提的是,懂行的英国皇家学会虽然囊中羞涩,却不惜拉下脸来四处筹资,争取以众人拾柴的方式搞掂。现任会长马丁·里斯起初甚至不惜抬出了“为整个社会买下手稿”这顶大帽子。

  这份深受瞩目的手稿不是从格兰芬多流失出来的魔法书,也不是亚瑟王和他的圆桌武士们的精神契约,但在行家的眼里,笼罩在这份手稿上的神秘主义光环却一点都不比前两者黯淡,因为它记录着科学史上缺失的一环,记载了昔日科学巨人的思想与活动。那一件件尘封已久的趣事,仿佛将现代人带回现代科学诞生的时代。而且,手稿执笔人是一度隐身于历史迷雾中的、有“英国历史上第一位职业科学家”之称的罗伯特·胡克。

  1、 “接着,一连串显赫的名字出现了:雷恩、莱布尼茨、奥布里、伊夫林、牛顿。逐渐地,我开始意识到这是罗伯特·胡克的字迹。那真是一个不可思议的时刻啊!”

  纵然大英博物馆藏品再丰富,也不可能将有历史意义的物品一网打尽,免不了会有几件遗落江湖,要有机缘巧合才能重新回到公众视野中,胡克的这份手稿便是如此。

  其实就在不久前,这份不同寻常的胡克手稿还在英国汉普郡一户人家一个陈旧的碗橱里默默蒙尘。后来,因为这家人正好有陈年旧货需要清出,于是请了伯罕斯拍卖行的工作人员上门服务,对家里那些有点年头的玩意儿进行鉴别。近日的一天,专家们来到这里,三下五除二看完了他们家里的一堆大路货。当他们正准备离开的时候,这家的主人又将他们请了回来,因为主人突然想起家里还有一件旧货,就是一份压在碗橱里长达半个世纪的手稿。主人心想,光看手稿上陈旧的纸质和古老的墨迹,保不齐也会有点价值,所以就怀着搭顺风车的侥幸心理,从已经积尘的旧碗橱底部掏出了那卷长达520页的手稿。

  这家人原本以为它只是卷不值多少钱的文件副本,可是,见多识广的拍卖行专家眼光明显比他们毒辣多了,当时一见手稿便觉得这东西可能并非凡品。于是召集一干科学史专家、笔迹学专家乃至纹章学专家对这份手稿进行反复识别论证,最后得出的结论让所有人大吃一惊——这份看起来毫不起眼的手稿竟然是17世纪英国科学家胡克亲笔所写,内容包括英国皇家学会1661至1682年的会议记录,以及胡克本人的一些笔记。接着,这份“吹尽黄沙始到金”的珍贵手稿便被纳入了伯罕斯拍卖行的拍卖品之列。

  伯罕斯拍卖行的手稿鉴别专家菲利克斯·珀瑞尔回忆当时的情景说:“这件仿佛天上掉下来的珍品简直好得让我难以置信,在扉页上我看到了一行题记‘尊敬的皇家学会主席克里斯托弗·雷恩爵士主持会议’,我知道自己是在见证皇家学会的发展。接着,一连串显赫的名字出现了:雷恩、莱布尼茨、奥布里、伊夫林、牛顿。逐渐地,我开始意识到这是罗伯特·胡克的字迹。那真是一个不可思议的时刻啊!”

  这份重见天日的手稿上满是密密麻麻的潦草斜体字迹,虽然已经年代久远,但泛黄的稿纸上,一些当年的批注依然十分清晰。专家指出,这份手稿中的皇家学会会议记录从一个侧面展示了当年科学发展的部分动态,再现了当年的某些“尖端成果”。当时的英国皇家学会可谓英才汇集,一大批日后留下显赫名声的科学家在那里尽情挥洒着自己惊人的创造力,如科学史上神话般的人物伊萨克·牛顿、率先发现一颗彗星的椭圆形轨道,每隔几十年就成为人们热议中心的爱德蒙·哈雷、土卫六的发现者和摆钟的发明人克里斯蒂安·惠更斯……正是得益于这份罕见的手稿,这些名人们当年在皇家学会的言行也都有了蛛丝马迹可循。

  手稿中还包含着一些在当时堪称天才的设想和实践,其中一份日期为1679年12月的文档就记录了胡克与牛顿、雷恩往来信件的内容,其中雷恩曾提议通过发射子弹的实验来证实地球自转:他建议胡克和牛顿以一个垂直点为中心,每天向着一个特定的角度向空中射一枪,看看掉下来的弹壳是否能组成一个圆圈,以此验证他们的假设。而除了这样的“实验设计”外,手稿中还有一些扎扎实实的试验结果,比如最早用显微镜观察到细菌和微生物的详细记录。

  由于有了如此丰富翔实的记录,这份胡克手稿一经公布,便被科学史家视为“见证现代科学起源”的珍贵资料,它能够有效地弥补科学史上“缺失一环”。正如专家菲利克斯·珀瑞尔所评价的:“这份手稿对于科学史的价值,不亚于发现一本古老的《福音书》。”

  2、胡克是科学史上最被低估的科学家之一,这次胡克手稿的发现无疑可以极大地填补这一缺憾。他之所以逐渐变得默默无闻,这是由胡克本人的性格悲剧造成的。

  虽然这份手稿在科学史上有很高的价值,但对于其书写人胡克,很多人也只是在孩提时代学习力学时隐约听说过一点“胡克定律”罢了。可事实上,胡克是17世纪后半期著名的科学家之一,在英国皇家学会创立早期扮演过重要角色,他从1662年起直到逝世一直担任皇家学会实验管理员,也正是在这个位置上,胡克得以将英国皇家学会1661至1682年的会议内容一一记录下来,并在这个位置上与牛顿等那个时代最有名的科学家发生了交集。当时他可是谈笑有鸿儒,往来无白丁,从此次发现的手稿中也可以看出来。

  胡克的手稿中包括与很多学界名人的往来通信,如果自身不具有相当高的素养,一般人无法完成这样的交流。作为科学家,胡克有着渊博的学识,正像手稿中记录的很多奇思妙想一样,胡克一直在科学之路上不断探索。在理论方面,胡克在光学和力学领域创下了多个“第一”:他是第一个意识到光是由光波组成的物理学家,是早期探索万有引力的科学家之一,并发现了让其留名的弹性定律;他也是第一个通过观测木星上的红斑移动发现木星星体自转的人;而现在已经为人们耳熟能详的“细胞”一词,据称就是由胡克最先使用的,因为他也是第一个通过显微镜来研究植物细胞的人。

  在科学研究界有句老话:理论加技术,谁也挡不住。有着丰富学识的胡克,动手能力也极强。他亲手发明和制造的仪器,如复式显微镜、格雷高利望远镜、发条摆轮、轮形气压表等,在当时都是性能最为优良的。在他“出道”早期,给著名科学家波义耳当助手的时候,波义耳所用的几乎所有科学仪器都是胡克制造或设计的。

  其中最有名的一个故事是围绕着抽气机展开的。那时,波义耳热衷于对空气的研究,特别是对于真空和燃烧现象的研究,但这方面的研究必须拥有性能优良的抽气机作为硬件保证。为此,波义耳请当时最著名的抽气机制造工程师拉尔夫·格雷托雷为他制造一个设备,要求是比冯·格里克的抽气机更好用。冯·格里克曾是马德堡市长,他利用自己发明的抽气机在马德堡半球内制造真空环境,两队马反方向拉金属球也拉不开,这就是马德堡半球实验——科学史上著名的段子。冯·格里克因此名噪一时,可遗憾的是格雷托雷失败了。

  但是,胡克最终帮波义耳如愿以偿,他用灵巧的双手造出了当时最好的抽气机。为感谢胡克做出的贡献,波义耳在正式出版的论文中亲切地将胡克制造的设备称为“我们的抽气机”。

  令人称奇的是,除了在自然学科上取得成果外,胡克在人文艺术领域也留下了大名。科学家出身的胡克也是一位建筑大师,虽然人们以前就知道1666年伦敦大火后他担任测量员及伦敦市政检查官,参加了伦敦重建工作,但通过胡克的日记和朋友间的通信,才发现许多原先以为是雷恩设计的建筑,很可能是出自胡克之手,其中就包括著名的格林尼治皇家天文台以及为纪念1666年伦敦大火而建造的纪念碑。胡克在美术方面同样有不俗造诣,他13岁的时候就师从当时著名的画师彼得·莱利爵士学习绘画,后来这一特长也在其科研中发挥了作用——在奠定胡克学术地位的《显微制图》一书中,胡克绘画的天分得到充分展现,在没有照相机的当时,书中配上的58幅图画都是胡克亲手描绘的在显微镜下看到的情景。

  胡克是一个全才式的人物,他的贡献是多方面的,这点从他手稿中就显露无疑。他以惊人的动手技巧和创造能力对当时的天文学、物理学、生物学、化学、气象学、钟表和机械、天文学、生理学等学科都做出过重要贡献,因此被誉为“英国的达芬奇”。可以说,多才多艺的胡克是科学史上最被低估的科学家之一,在之后三百多年的时间里,胡克之所以逐渐变得默默无闻,这多半是和他留下来的书面成果太少有关,而这次胡克手稿的发现无疑可以极大地填补这一缺憾。可是当史家们进一步研究胡克手稿中的记录和通信后,又发现了他被世人遗忘的一个深层原因——这是由胡克本人的性格悲剧造成的,胡克脾气暴躁,他的好斗性和其学术成就在当时一样有名。

  就像伦敦大学的莉萨·贾汀教授在翻阅了手稿后所说的:“这份手稿里有很多至关重要的新证据,揭示了胡克和皇家学会的一些人长期不和。”出于种种原因,胡克和当时很多人交恶,其中包括大名鼎鼎的科学家惠更斯和牛顿,而当这些人一旦无限风光之后,难免不有些小动作来联合封杀得罪过他们的老胡克。

英国300年蒙尘档案:英国达芬奇遭牛顿封杀
图为被牛顿封杀的英国达芬奇胡克写下《显微制图》一书亲手描绘的插图

  3、具有讽刺意味的是,胡克从奥登博格的记录中撕下了这一页,并把它贴在了自己的手稿中,而这样一来,可害苦了后世的科技史家。

  胡克手稿产生的历史背景是在17世纪末,他手稿里夹带的一些内容就鲜明地反映出那个时代的背景:当时随着大航海时代的进一步发展,对船只测量和定位问题提出了更高的要求,为了解决海上船只测定经度和其它航海问题,这些国家于1675到1676年在英国建立了格林尼治天文台。而在格林尼治天文台建立之前,先成立了一个委员会,研究根据月亮在恒星间的方位来测定经度的方法是否有可能性。委员会的成员都是在这方面颇有研究的专家,包括有兵工厂的测量师约拿·穆尔爵士、克里斯托弗·雷恩和罗伯特·胡克等人。

  就在格林尼治天文台成立前后,荷兰物理学家惠更斯1675年宣布,自己发明了一种可以精确计时的钟表,它能通过细小的弹簧装置来校正调节时间。这种标在测量经线长度的时候是不可或缺的。当听到惠更斯的发明后,胡克勃然大怒,他拿出了5年前提交给皇家学会的他设计的同类钟表。他当时就已经发现,一根螺旋式弹簧丝的振荡是等时的,所以使用这种弹簧丝可以用来调节计时器,胡克怀疑,有“内鬼”把他的设计泄露给了惠更斯,于是开始调查这起“卑鄙无耻”的泄密行为。那段时间,他翻阅了皇家学会的每一页记录,但最终却没有找到任何真凭实据。

  此次发现的手稿中显示,胡克并没有放弃他的怀疑,而是事无巨细地继续阅读着皇家学会的会议讨论记录,期望以此来找到证据。也许是功夫不负有心人,他终于发现1670年6月23日的记录有些瑕疵。当时胡克的前任亨利·奥登博格在记录中写道:“胡克利用钟摆的等摆原理独立设计制造出一种钟表。”可能是出于某种失误,奥登博格接下来再没有就胡克的这项发明作进一步的记录,而其后这项设计可能因故被泄露。

  具有讽刺意味的是,胡克从奥登博格的记录中撕下了这一页,并把它贴在了自己的手稿中,而这样一来,可害苦了后世的科技史家,因为他们在见到这页记录前,一直没有证据来证实胡克在发明测经线钟表上到底是吹了牛,还是真的颇有建树。

  现在,凭借这份新发现的手稿,也算解决了胡克与惠更斯究竟谁最先设计出可测量经线长度的精确钟表这桩科技史上的悬案。一直以来历史学家都没能找到证据解开谜团,现在因为有了这份手稿,应该是离真相更近了。

  4、 在牛顿强大话语霸权压力下,胡克至死也没有得到应有的承认。他甚至连一幅画像也没留下来,有人称正是牛顿利用职权毁弃了胡克的遗物,作为最后的报复。

  万有引力定律作为经典的三大定律之一,早已被牢牢地归在牛顿名下,以至于那个苹果掉下来砸到头的故事,几乎被每本教科书广泛引用,使果园变成了不亚于图书馆的读书好去处。但有些“疑古”的科学史家却毫不信邪,他们始终认为引力定律就是那份手稿的主人——胡克的发现。

  其实,关于这个物理学上最重要发现的归属权问题并非滥觞于今世,早在胡克和牛顿都在世的时候,这两位心胸都不怎么宽广的大师,就为这个名分“针尖对麦芒式”地争斗得不可开交了,这份手稿中的一些内容就揭示了他们间的对抗。

  胡克在力学和行星运动方面花过许多心血,早在1661年,虽然没有和任何苹果有过亲密接触,胡克还是凭借在科学上敏锐的洞察力,觉察到引力和地球上物体的重力有着某种的本质联系。1662年和1666年,他曾分别在山顶上和矿井下用测定摆槌周期的方法做实验,试图找出物体的重量随离地心距离而变化的关系。

  1674年胡克根据修正的惯性原理,提出了行星运动的理论。在发表的《试证地球的运动》中,他详细阐述了研究行星运动理论的成果:一切天体都具有倾向其中心的吸引力或重力;天体在未受其他使其倾斜的作用力前保持直线运动不变;离吸引中心越近,吸引力越大;行星的运动是惯性、外在引力和自身引力共同作用的结果。简而言之,胡克认为,地球和地球上的物体之间肯定有某种吸引力,如果没有这种引力的话,那么地球在自转的时候,这些物体就会像雨伞上的水珠一样,因旋转而向四周飞散。

  1679年,胡克找到了引力的平方反比定律。虽然以前他和牛顿在光的波粒问题上存在一些争论,但他还是写信给在力学方面有着不俗造诣的牛顿,提出了自己的研究设想,想交流切磋一下。在1680年1月6日寄给牛顿的信中,胡克讲到了引力大小与距离的平方成反比这个概念,但是当时他在信中说得比较模糊,并未将这一理论加以量化。

  事实上,看到胡克这一信件的时候,牛顿在引力方面也有了很深入的研究,他只是没有发表自己的研究成果罢了——虽然他当时把引力看做是不随距离而变化的常量,行星运动是在向心力和离心力这两个平衡力同时作用下进行的。胡克与牛顿的这次通信在科学史上是极为重要的一节。牛顿后来虽然从不肯承认从胡克那里得到了一些启发,但明察秋毫的科学史家则认为胡克的信件给了牛顿关键性的帮助。

  但是,胡克直言不讳地纠正了牛顿的错误,自认为胜出一筹的他在得意之下还把牛顿的错误在皇家学会大肆宣扬,而这有些过火的行为令牛顿十分恼怒,他认定胡克此举是存心炫耀,并有意让他在大庭广众下出丑。1684年,胡克和牛顿之间的科学“战争”再次升级,他们分别试图证明平方反比的引力导致椭圆轨道(即ISL定律)。他们争相宣布了自己的胜利:胡克骄傲地宣称他证明了这一点,但未拿出结果,还说要等别人的努力都失败后才肯把自己的证明公布出来,人们习惯性地认为这可能是“大话王”的又一次表演。牛顿也说他早就证明过这个定律,虽然当下同样没拿出任何证据,可几个月后,牛顿发表了著名的《论运动》,这成为后来《自然哲学的数学原理》的前奏。 1686年,牛顿完成扛鼎之作《自然哲学的数学原理》,并于4月把原稿交给皇家学会。他在书中公布了万有引力定律,因此在和胡克的“口水战”中赢得了压倒性胜利。虽然由于经费问题以及牛顿和胡克关于万有引力定律发明权的争执,皇家学会未能安排该书付印。但牛顿的朋友哈雷深知该书的价值,于是决定出钱替牛顿出版这一巨著。

  《自然哲学的数学原理》发表后,直拗的胡克还是要求牛顿承认,是他优先发现平方反比定律的,起码要在书的前言里将他对牛顿启发的“功绩”提及一下。由于没有得到牛顿的有效回应,胡克在1693年的皇家学会会议上再次正式提出他发现万有引力的优先权。面对胡克如此接二连三“不识相”的行为,牛顿暴跳如雷,他一直认为万有引力完全是个人的发现,所以一气之下把《自然哲学的数学原理》里大部分涉及对胡克的引用都通通删掉,剩下少数实在无法避免的,用词也从“非常尊敬的胡克先生”变成不顾基本礼仪的“胡克”两字。

  得益于《自然哲学的数学原理》出版,在牛顿强大话语霸权的压力下,可怜的胡克至死也没有得到应有的承认,1703年3月3日,胡克在落寞中去世。在他死后不久,由于在科学上的成就卓著,声名显赫的牛顿登上了英国皇家学会主席宝座,这也导致了胡克在后来的科学史上更没有可能得到应有的地位和承认。因为随后,或许是出于大权在握的原因,英国皇家学会中的胡克实验室和胡克图书馆都先后被解散,胡克的所有研究成果、研究资料和实验器材也被分散或者被销毁。没多久,这些属于胡克的成果就全都消失在历史深处了。胡克死后甚至连一幅画像也没有留下来,据说是因为他长得“太丑了”,但也有学者言之凿凿地声称,正是精通权术的牛顿利用职权有意毁弃了他的“敌人”胡克的遗物,作为对他最后的报复。

  其实关于胡克和牛顿间从生到死的学术斗争,美国加州大学桑塔克鲁兹分校的马绍尔·纳恩伯格教授在分析了最近发现的胡克手稿后,得出一个相对中肯的结论:胡克在引力问题上的认识比人们一直以来所知道的深刻得多,他所采用的证明手法也和牛顿后来在《自然哲学的数学原理》中所使用的类似。万有引力定律的发明权仍应归于牛顿,可是胡克显然在其中占有重要甚至关键的地位。

英国300年蒙尘档案:英国达芬奇遭牛顿封杀
图为被牛顿封杀的英国达芬奇胡克是第一个通过显微镜研究植物细胞的人

  5、 也许是为了再次增添胡克手稿的传奇色彩,就在拍卖行公开竞拍手稿前的最后一刻,皇家学会终于成功筹到了钱,将这份遗失了300多年的手稿带回“娘家”。

  胡克手稿的发现,对科学界和历史学界来说无疑是一件从天而降的大喜事。其中,胡克手书的英国皇家学会1661至1682年会议记录更是无比珍贵的资料。然而,得知手稿将要被拍卖的消息,眼巴巴盯着它的皇家学会却一点也高兴不起来,因为伯罕斯拍卖行开出高达100万英镑的估价,令经费紧巴巴的他们着实窘迫了一番。

  其实,从这份手稿重见天日开始,英国许多科学家和历史学家就都希望英国皇家学会能买回这份具有重要意义的手稿,因为从某种意义上来说,这也算得上是这份在碗柜里躺了50多年的手稿荣耀地“回娘家”了。而且,正如伦敦大学教授莉萨·贾汀所说:“这是皇家学会历史资料拼图上的最后一小块组件,加上胡克的记录手稿,皇家学会从1660年起的历史就非常完整了。”另一位历史学教授马克·亨特也认为“手稿填补了皇家学会早期会议记录的空白”。

  可是,众望所归的皇家学会要拿出这么一大笔钱多少有点底气不足。担任皇家学会会长的马丁·里斯就一度无奈地表示:“会议手稿是在历史上某个时期遗失的,我们也希望它能重新回到档案室,但遗憾的是皇家学会无力购买这份手稿。”

  皇家学会的这一决定颇有“卷我庐上三重茅”的无助之意,一经公开便引起了专家们广泛的不满和担忧,他们认为“如果手稿再次遗落他处,这将是一个悲剧”。还有人指出:“即便是手稿被私人买家收藏,广大民众无缘一窥历史真实面目的话,那将是一个灾难。”据传,当时已有世界范围内的很多买家对这份手稿表现出了浓厚兴趣。

  好在英国皇家学会虽然没钱,却还是有些影响力的。他们为了“顺应民意”,旋即在整个社会范围内发起筹资活动,甚至不惜祭起了别让国宝流失海外的“民族大义”。会长不失时机地呼吁,希望有骑士精神的人能够为整个社会买下手稿,竞得手稿后将其归还皇家学会,使得皇家学会的历史资料得以完整保存。

  或许是因为长期在实验室遭受失败的科学家,就是在筹款时也从来不缺乏坚韧不拔的毅力,或许也是为了再次增添这份胡克手稿的传奇色彩,就在拍卖行公开竞拍手稿前的最后一刻,皇家学会终于成功筹到了钱。在这个千钧一发的时刻,价格一度被猜测已上扬到了150万英镑。最后,就在公开拍卖抽签前几分钟,伯罕斯拍卖行的主席罗伯特·布鲁克斯宣布,他们已经和皇家学会达成了幕后交易,已签署了所有权转让合同。皇家学会的发言人鲍伯·沃德说:“这个消息一经宣布,当时拍卖行里响起了一阵掌声,可在那里,肯定有一些竞拍者对此大失所望。”

  几经周折,皇家学会最终得以将这份遗失了300多年的手稿带回“娘家”。皇家学会会长里斯表示:“这对科学界和整个英国来说都是个好消息。”据悉,在7月3日到6日举行的夏季科学展会上,公众将有机会亲眼目睹这份弥补了科学史上的缺失一环的“百万手稿”。

  由于在科学上的成就卓著,声名显赫的牛顿登上了英国皇家学会主席宝座,这也导致了胡克在后来的科学史上更没有可能得到应有的地位和承认。(未经许可,不得转载、摘编)。

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