细说那颗砸中牛顿的苹果

牛顿出生在1月，是按“新历”（格里历，即公历）算的；人们也常说他“出生在伽利略去世那年（1642）的圣诞节”，则是按“旧历”（儒略历）算的，带点儿牛顿是伽利略“转世”的意味——300年后的1942年，牛顿又“转世”成霍金，30年前霍金为他的“前身”编了一本《引力300年》，引力一脉就这样传承下来。顺便说一句，牛顿在旧历1726年3月20日去世，但新历却是1727年3月31日，因为旧历新年从春分开始，而新历在1月1日就翻篇了。

普林斯顿大学最近重版了40多年前的一本《引力论》经典课本，以作者姓氏缩写简称为MTW，作者之一Kip Thorne因引力波探测获2017年诺贝尔物理学奖，漆黑的封面是一只白线描的大苹果，令人遥想传说中砸了牛顿脑壳的苹果。而苹果对牛顿引力思想的作用似乎是“莫须有”的。牛顿去世不久，伏尔泰谈弥尔顿在佛罗伦萨看荒诞戏时，也想起苹果树下的牛顿。他说，弥尔顿找到史诗灵感，牛顿想象引力，与毕达哥拉斯从打铁噪声听出音符一样，都是一样的思想创造。考古学家斯图克莱是牛顿的第一个传记作者，新历1726年4月15日，他也听牛顿在肯辛顿讲过苹果的故事：在一个炎热的黄昏，他走进花园，在苹果树的荫凉下喝茶，看见苹果落下，便又想起引力的概念……那么苹果的作用近乎“关关雎鸠”的“兴”了。

据牛顿侄儿的回忆，苹果树下喝茶的故事发生在1666年（一个“魔幻”之年），就在那年，胡克在皇家学会做了《论引力》的报告，指出所有天体都相互吸引，引力随距离增大而减小；1679年，胡克写信给牛顿，问他平方反比与行星轨道……不禁想起爱因斯坦的感叹：“幸运啊，牛顿！”伽利略从*落体看见了均匀的加速运动，开普勒从行星看见了椭圆的轨道，胡克意识到了平方反比的引力，我们今天熟悉的天体运行图像似乎已经在他面前呈现出来了。但那图像是零碎的，我们“熟悉”的实际上是牛顿统一之后、在他的《原理》中用新创的数学确立了平方反比律的引力与圆锥曲线（不仅椭圆）的天体运动。他说他站在巨人肩上，就是把大家模糊感觉的东西明明白白地确立起来。同样的场景也出现在20世纪初：当洛伦兹、庞加勒等已经敲开了相对论的大门，但终究没能跨过门槛，眼看着爱因斯坦走进去展开一幅新的时空图景。

至于那只苹果，站在牛顿肩上的爱因斯坦换了一种眼光。MTW用一个假想的场景区分爱因斯坦与牛顿的引力观：一个同学坐在草地上，见苹果落下，爬着几只小蚂蚁。他盯着蚂蚁的爬行路线，发现它们竟然是“激光似的直线”！这就是广义相对论的意思：蚂蚁不觉得有什么力在吸引和拉拽它，它只是自然地沿着苹果的弯曲表面爬最短的路线而已。

从苹果引出的两种引力图景，在宇宙学问题上奇妙地相遇了，让我们能“幸灾乐祸”地看见巨人的盲点。牛顿说着“万有引力”，却相信恒星静止——是真正的“fixae stellae”。他知道天狼星比太阳遥远，本该想到它即使运动也难以察觉，却将静止归因于恒星系统的无限。神学家本特利问他：星体怎么会在万有引力下永远静止呢？牛顿在计划的《原理》第二版（最终没完成）的零星草稿里，留下一个回答：恒星所受来自相反方向的引力都相互抵消了。可是当他构造一幅多圈层的恒星系统时，遭遇了奥尔伯斯的疑难：那样的夜空应该是星光灿烂的。

爱因斯坦虽然意识到牛顿宇宙的问题，他的引力场方程也正好描述一个膨胀的宇宙，但他还是相信宇宙是稳恒的，于是为场方程添加一个“宇宙学常数”。这是一个有趣的错误——百年以来一直传说为爱因斯坦一生“最大的错误”，虽未解决宇宙膨胀的问题，却在今天赢得了一个新的宇宙角色——暗能量。我们真该感谢巨人们的错误，才让科学的历程显得那么崎岖而奇趣；也因为他们的错误，才为后来的矮人们留下了成长的空间。

李泳