法国相遇牛顿_牛顿引力理论给法国带来的冲击

〔摘要〕18世纪，牛顿的学说通过伏尔泰传播到了法国，并与君临大陆的笛卡儿哲学相遇，从而使法国人首次感受到数学和哲学相分离的牛顿思维的优势；他们在崇拜笛卡儿天才的同时却把笛卡儿学说的废墟踩在了脚下。

法兰西科学院的院士们继承了牛顿的遗产，并在牛顿《原理》的基础之上完成了划时代的伟大著作《分析力学》和《天体力学》；牛顿的理性精神对法国的人文及其它众多学科产生了巨大冲击。

〔关键词〕引力理论；天体力学；理性精神；人文学科〔中图分类号〕N02〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-2689（2009）02-0153-05〔收稿时间〕2009-03-10〔作者简介〕杨庆余(1961-)，男，江苏省连云港人，徐州师范大学物理学与电子工程学院教授。

2009年6月第25卷第2期北京科技大学学报（社会科学版）Journal of University of Science and Technology Beijing（Social Sciences Edition ）June.2009Vol.25No.2法国的精密研究精神是在英国实验哲学的土壤中成长起来的，但它更多地是受益于牛顿（Newton Isaac ）的工作；牛顿这位英国学术界的杰出代表，他在剑桥“孤独和自由”的环境中孕育了人类永远都感激他的深邃思想，并把它汇集于1687年完成的伟大著作《自然哲学之数学原理》（Philosophiae naturalis principia mathematica ）（后简称《原理》）之中，《原理》是按极其高度的哲学精神构想的，这部著作的第一和第二篇吸收和概括了伽利略（Galileo Galilei ）和惠更斯（Huygens Christian ）的发现，并且用直到当代仍可认为是一切纯力学推理之基础的术语加以重述；《原理》的第三篇“宇宙体系”中，牛顿公布了他的引力理论，这一理论不光成为近代天文学的全部基础，同时也深刻地影响着欧洲思想史的进程。

一、牛顿的引力理论近代天文学革命的先驱哥白尼（Copernicus Nikolaus ）是最早从理性角度思考引力问题的，在其伟大的著作《天体运行论》（De Revolutionibus Orbium Celestium ）中他竭力主张地球在广阔无垠的太空中的公转和自转，奥古斯丁（Augustine ）在否认对跖点（即地球反对面）时曾说过：“什么！那么他们就要头朝下掉到天空中去了！”[1](83)学者们也对哥白尼说道：“要是地球自转的话，它就会四分五裂落到天空里去了。

”[1](83)哥白尼回答道：“地球肯定是转动的，而它的各部分是飞不了的；所以必定有一种力量把地球各部分都引向地球的中心；而且这种属性也可能存在于一切星球里，在太阳里，在月球里，在星群里；这是上帝给物质的一种属性。

”[1](83)继哥白尼之后的开普勒（Kepler Johann），不但承认万物倾向地心，也承认了星辰之间相互倾向；他敢于推测：倘若地球与月球不是被维系在它们的轨道里的话，便会彼此接近而连在一起；伟大的伽利略从一个更机械的原则出发，考察了什么是物体向地面的下坠，怎样下坠以及按照什么比例加速；英国掌玺大臣和哲学家培根（Bacon Francis ）要人们试验物体在可以到达的最高及最深的地方下坠是否也是这样；这些都成为牛顿后来思考引力问题的重要出发点。

牛顿的最传大成就是把伽利略和惠更斯确立的纯力学定律，同哥白尼引力思想和开普勒在行星运动中发现的纯物理关系结合起来抽象出普遍引力的一般公式。

牛顿把月球绕地球的运动或行星绕太阳的运动看作为伽利略所研究的落体落向地面运动的大规模例子。

牛顿在他的《原理》“宇宙体系”篇中说道：“倘使这种能力是存在的话，它的增长应该与距离的平方成反比。

所以只需观察一个有重量的物体从不大的高度落到地面的路程，与在同一时间内一个物体从月球的轨道落下的路程就可以了。

为证明这件事，也只需法国相遇牛顿———牛顿引力理论给法国带来的冲击杨庆余（徐州师范大学物理学与电子工程学院，徐州221116）北京科技大学学报（社会科学版）2009年6月有地球的大小与从月亮到地球的距离就可以了。

”[1](78)牛顿就是这样分析的，但是当时在英国只有很不正确的地球大小，因而他没有进一步研究。

直到巴黎科学院院士皮卡尔（Picard Jean）精确测定地球半径[2](194)，牛顿再度采用自己的初见，获得了和皮卡尔的计算结果相符合的结论，单单凭了四分之一的圆周数据和少许数学牛顿就发现了那么卓绝的真理；并把他的成果发表于1687年的《原理》之中。

所谓万有引力定律，是指彼此处于一定距离的每两个物质部分相互施以吸引力，而这力取决于每个部分的质量以及它们的距离。

吸引力的变化同每个部分的质量成正比，同距离平方成反比。

《原理》发表后整整过了四分之三世纪，人们才提出实验来测定万有引力的实际大小，即公式f=cmm′/r2中的常数；米歇尔（Michel C）于1768年设计了一种设备，后来于1798年被卡文迪什（Cavendish Henry）所应用。

万有引力公式那样地给予科学思想家以那么多丰硕成果，对这个公式的分析将指导我们怎样把握近代的大部分科学工作；它还将作为一个范例，说明用数学方式处理概念对科学和思想的进步所起的重大作用。

马赫（Mach Ernst）在他的《力学的发展》一书中说道：“就我们的论题而言，牛顿有两大功绩。

第一，他通过发现普遍万有引力而大大扩大了力学物理学的视野。

……就是不再引入任何新原理，牛顿的原理也足以解决每个可能出现的力学问题，不管它是静力学的还是动力学的问题。

如果出现困难，那么它们总是仅仅是数学的、形式的、而不是根本性的”。

[3](264)用牛顿自己的话来说，“一切要取消它们的尝试都以彻底的失败告终”。

[3](264)牛顿在17世纪几乎完成了他的全部工作，但其全部意义只到后来才被认识到，牛顿的思想支配了人类科学研究方式至少达两个世纪之久。

直到19世纪末叶，也没有一门科学像牛顿时代以来的天文学那样完全地处于这种数学表达的控制之下，更没有一个数学公式像牛顿的万有引力公式那么长久而又那么彻底地经受众多现象的考验；牛顿的万有引力公式已被哲学家接受为关于自然界事实的一种正确陈述。

二、笛卡儿与牛顿的相遇18世纪初叶，法国出现了一批最优秀的启蒙思想家，伏尔泰（Voltaire）是这个时代的杰出代表人物，1726年至1729年间他旅居英国，并对英国的科学和哲学状况有较深的了解，他专心研究了牛顿理论，参加过牛顿的葬礼，且对牛顿的自然哲学产生了由衷的敬佩；他称赞道：“牛顿把他的工作推动到了人类思想从未达到的最大胆的真理。

”[4](26)伏尔泰回国后，他竭力要把牛顿的学说带入法国；1734年，他出版了他的名作《哲学通信集》，他以四章的篇幅广泛地讨论了牛顿的自然哲学；随后，他请女友夏特莱（Chatelet）夫人把牛顿的《原理》翻译成法文[5](257)，并于1737年从人类思想史的角度为该书作序，序言中这样描述道。

“迄今为止，牛顿的哲学对许多人来说，似乎像古代人一样深奥莫测；但是，希腊人的哲学从其产生以来实际上已黯然无光；而牛顿的哲学，从离我们极其遥远的光芒之处升起，他已经发现了很多真理，并把沉溺于深渊中的真理挖掘出来置之于充分的光明之中”[4](26)。

1759年，牛顿的《原理》首次在法国出版，至今，牛顿的思想就在法国广泛地传播开来，并导致了法国声势浩大的思想启蒙运动。

当牛顿的学说传播到欧洲大陆并与君临大陆的笛卡尔（Descartes Rene）哲学相遇时，笛卡尔哲学以多种方式阻止牛顿学说被接受。

笛卡儿是现代解析几何的创始人，他曾从发现几何学时起直到他推进了几何学时开辟了一条伟大的道路，他把几何精神和创造精神带到了他的光学之中，并把数学置于他的哲学学说的首位；他反对旧的形而上学的方法，但他没有把自然界的描述和解释区别开来；数学公式离开了观测就不能在自然知识上作出任何真正的进步。

牛顿把他的数学公式置于自然哲学的首位，他在万有引力公式中所提供的就是这种知识；第一次成功地把数学演绎和哲学演绎分离开来的牛顿学说在大陆上同把数学演绎和哲学演绎徒劳地混合在一起的笛卡尔学说相遇时，由于牛顿在确立一般万有引力定律，并把可见物体之间存在的实在真空是虚空还是充实的问题置于悬而不决的位置，所以在这个空间的问题上与笛卡尔的物质和广延的概念发生了冲突；从而在笛卡尔哲学君临一切的法兰西科学院发起了一场反对牛顿观点的大论战。

[3](280)把物质的存在局限于一个空虚空间并把自然界的力附加于这种物质分布，这不是牛顿自己的旨意；他在所谓的万有引力定律中看到的不是对自然界现象的终极解释，而只是对较大规模现象的描述。

牛顿完全明白，在数学公式的背后可能有一些可加以进一步分析的条件，运动物体的较大规模的现象乃由它们的较小规模的运动所组成；因此他在探讨宇宙的伟大规律之前一直专心进行深究最精微现象的力学本质。

伏尔泰曾对当时在英国和法国学术界流行的各种不154第25卷第2期同观点作了形象的描绘：“一个法国人到了伦敦，发现哲学和一切其余方面一样情况大变。

他去时世界还是充实的，而现在他发现它是虚空的，如巴黎人们认为宇宙由精微物质的涡旋构成，而在伦敦人们根本不是这样看。

在我们这里以为引起海洋潮汐的是月球的压力；在英国人那里却以为是海水被月球吸引。

……你们笛卡尔派认为一切皆由一种冲力形成，……牛顿却认为是靠一种引力，……笛卡尔还断言仅仅广延就构成物质，牛顿则添加上了坚实性”[1](69)。

当法兰西科学院的秘书丰特奈尔（Fontenelle Bernardl le Bovier de）在科学院发表一篇牛顿的《颂词》时，英国人期望丰特奈尔的颂文像一篇确认英国哲学的优越性的郑重声明；但是，当人们看到丰特纳尔把笛卡儿与牛顿相比，同时还责备牛顿，甚至所有的法国人也反复地责备说：“为什么牛顿不用大家都很懂得‘推动’这个词，却用了大家都不懂得的‘引力’这个术语?”[1](82)这使英国皇家学会的全体会员群情激昂；他们认为：包括笛卡儿在内的所有人只能做牛顿的学生而不配跟他比拟。

英国人认为笛卡儿仅仅是一位沉思者而牛顿是一位哲人；笛卡儿的哲学仅是一种尝试而牛顿的哲学是一种杰作；其实英国人既不读笛卡儿的著作也很少读牛顿的著作，因为笛卡儿的著作在他们看来是无用之物，而牛顿的著作要读懂它需要很博学的才能。

牛顿早就预见到“引力”这个概念可能会被人误解，他尽可能会这样回答那些批评：“第一，你们对‘推动’并不比对‘引力’更懂；加之，倘使你们不理解为什么一个物体导向另一个物体的中心，你们也不会想象由于什么力量使一个物体能推动另一个物体。

第二，我不能承认‘推动’；因为，若要承认，我必须先发现果真有一种推动行星的天际物质；然而，不但我不晓得这种物质，而且我已证明它不存在。