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2004年畢業(yè)于北京師范大學(xué)物理系，2009年在中國(guó)科學(xué)院物理所獲得理學(xué)博士學(xué)位，同年起在中國(guó)科學(xué)院物理研究所工作至今。
[水煮物理]之：蘋(píng)果往事
羅會(huì)仟
2010年10月27日
作者：羅會(huì)仟 中國(guó)科學(xué)院物理研究所
牛頓是幸運(yùn)的，他沒(méi)住在海南島，要不砸中他的是椰子，不是蘋(píng)果。要不就腦袋開(kāi)花到亞里士多德那里報(bào)道去了。牛頓同樣是幸運(yùn)的，因?yàn)樘O(píng)果落地沒(méi)有意外（如下圖），要不也是命歸黃泉回老家了。牛頓也挺遺憾的，如果威廉 泰爾（英格蘭民族英雄，以射蘋(píng)果一事聞名）沒(méi)被通緝的話(huà)，牛頓應(yīng)該能更早地發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律。
插一個(gè)小故事：說(shuō)是某船長(zhǎng)從冰島裝了幾萬(wàn)噸大豆想要賣(mài)到南美洲去，可是經(jīng)過(guò)赤道附近的時(shí)候發(fā)現(xiàn)無(wú)端少了幾噸。找了全體船員來(lái)問(wèn)，也沒(méi)查出個(gè)究竟。等到了目的地才發(fā)現(xiàn)，丟失的大豆又“自動(dòng)”回來(lái)了。這個(gè)故事就是“海南島的蘋(píng)果熟了”（最好說(shuō)是椰子）典型案例——重力加速度在赤道最小、兩極最大。我也一直懷疑這故事是中學(xué)老師編造來(lái)糊弄咱學(xué)識(shí)淺薄的學(xué)生的，因?yàn)榧词怪亓铀俣炔煌?，大豆的稱(chēng)量出來(lái)的重量實(shí)際上還依賴(lài)于所用的秤，至于為什么，聰明的讀者您肯定能想到。故事終究只是故事，牛頓的“蘋(píng)果砸在了俺頭上”看似圓滑卻難免有編造的劣跡，后來(lái)他說(shuō)其實(shí)被蘋(píng)果砸中是必然的，正如發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力是必然的一樣，這句話(huà)才比較靠譜。
“一顆蘋(píng)果掉下來(lái)，不知此樹(shù)是誰(shuí)栽？
總是瓜熟蒂必落，還好被我撿起來(lái)！”
（萬(wàn)幸！砸中牛頓的是蘋(píng)果而不是椰子）
“秋天到了，海南島的蘋(píng)果熟了。于是，有一天，‘吧嗒’掉了下來(lái)，砸到了我的頭頂上……”不知讀者您看到這句話(huà)是有沒(méi)有感到怪異？如果有，恭喜您，您應(yīng)該去學(xué)生物或者地理；如果沒(méi)有，那也恭喜您，您適合去學(xué)物理?！昂Ｄ蠉u的蘋(píng)果熟了”這句話(huà)其實(shí)是我同學(xué)的“名言”，那是在一堂中學(xué)教學(xué)教法課上，她在試圖講解“赤道上的萬(wàn)有引力、重力和科里奧利力之間的關(guān)系問(wèn)題”時(shí)而情不自禁援引出了這么一段。沒(méi)想到被評(píng)分老師來(lái)了頓臭罵：“海南島哪來(lái)的蘋(píng)果？這么教出來(lái)的孩子你放心我也不放心啊！”當(dāng)然，這位同學(xué)的動(dòng)機(jī)還是不錯(cuò)的，至少她告訴了我們：地球表面物體受到的重力并不等于地球?qū)λ娜f(wàn)有引力，而應(yīng)該等于萬(wàn)有引力減去科里奧利力（維持跟地球一起自轉(zhuǎn)的向心力）?？墒?，300多年前的牛頓認(rèn)識(shí)不到這一點(diǎn)。因?yàn)槿f(wàn)有引力也好，重力也罷，甚至“力”這個(gè)基本概念，在那時(shí)還沒(méi)影兒呢！這一切的起源，還要從那個(gè)蘋(píng)果的往事說(shuō)起。牛頓是幸運(yùn)的，他沒(méi)住在海南島，要不砸中他的是椰子，不是蘋(píng)果。要不就腦袋開(kāi)花到亞里士多德那里報(bào)道去了。牛頓同樣是幸運(yùn)的，因?yàn)樘O(píng)果落地沒(méi)有意外（如下圖），要不也是命歸黃泉回老家了。牛頓也挺遺憾的，如果威廉 泰爾（英格蘭民族英雄，以射蘋(píng)果一事聞名）沒(méi)被通緝的話(huà)，牛頓應(yīng)該能更早地發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律。
（蘋(píng)果落地的意外與遺憾）
牛頓也是聰明好學(xué)的，好學(xué)的同義詞是死腦筋、一根筋。因?yàn)榍f(wàn)只蘋(píng)果落地了，砸到人腦袋的也不在少數(shù)，砸到一根筋的腦袋也同樣少不了?？墒牵挥信ｎD一個(gè)人問(wèn)了個(gè)“why”？為什么蘋(píng)果要落地？為什么它不飛上天？蘋(píng)果呀蘋(píng)果，你可曾告訴我？就這樣，牛頓左思右想，終于領(lǐng)悟到：蘋(píng)果要落地，因?yàn)榈厍虿蛔屗艿教焐先?。也即：地球?qū)μO(píng)果存在某種吸引作用。這便是萬(wàn)有引力的雛形。然后牛頓把這個(gè)想法推廣到了星球?yàn)槭裁磭@太陽(yáng)轉(zhuǎn)這個(gè)問(wèn)題。然后發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律！這是一個(gè)很美麗的故事，似乎合理的天衣無(wú)縫?？晌乙嬖V您的是：牛頓同學(xué)純粹在忽悠人！
（千萬(wàn)只，蘋(píng)果落了下來(lái)，可唯有你，問(wèn)了why）
（蘋(píng)果呀蘋(píng)果，你可曾告訴我，你為什么要落地？）
（“我要把蘋(píng)果拋到天上去，因?yàn)樘焐嫌性撇?，它?huì)喜歡我的蘋(píng)果的?！保?/span>
實(shí)際上，蘋(píng)果落地是重力作用。請(qǐng)各位翻一下中學(xué)課本，重力的定義是：“由于地球吸引而造成的相互作用力?！鼻懊嬲f(shuō)過(guò)，重力不等于萬(wàn)有引力，因?yàn)榈厍虮旧碓谧赞D(zhuǎn)，萬(wàn)有引力還要分擔(dān)一部分力來(lái)維持自轉(zhuǎn)，否則你就被地球甩出十萬(wàn)八千里外了。所以，由蘋(píng)果落地想到重力，那是很自然的，重力和質(zhì)量成正比，那也是自然的。但是由重力想到天體之間的相互吸引力則有點(diǎn)不自然，人家火星也沒(méi)成天往地球或者太陽(yáng)上跑啊？憑啥說(shuō)它也受到和地球表面物體所受的同樣的力？實(shí)際上，如果沒(méi)有伽利略和開(kāi)普勒等人的先驅(qū)工作結(jié)論，牛頓則無(wú)法推導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律：任何兩個(gè)物體之間存在相互吸引作用，作用強(qiáng)度和兩個(gè)物體的質(zhì)量成正比，和它們之間的距離的平方成反比。具體推導(dǎo)過(guò)程很簡(jiǎn)單，還勞煩您去看看課本。再次提醒一下大家，“力”這個(gè)概念的嚴(yán)格定義，是由牛頓本人創(chuàng)造的，這點(diǎn)在后面的《水煮物理》會(huì)涉及到。說(shuō)牛頓是編造蘋(píng)果落地的故事可能證據(jù)不多，不過(guò)我相信牛頓也只是在某次開(kāi)會(huì)時(shí)候調(diào)侃了這么一下，沒(méi)想到就被人傳頌幾百年了。還好人家牛頓一向是自我感覺(jué)良好的人，這點(diǎn)故事加上他什么煎手表之類(lèi)的故事能讓人們津津樂(lè)道就是他最大的滿(mǎn)足。正如那位夢(mèng)見(jiàn)蛇咬住自己尾巴而想出苯環(huán)結(jié)構(gòu)的化學(xué)家一樣，科學(xué)有時(shí)候也需要一點(diǎn)點(diǎn)潤(rùn)滑劑，要不只有公式就實(shí)在太枯燥了！插一個(gè)小故事：說(shuō)是某船長(zhǎng)從冰島裝了幾萬(wàn)噸大豆想要賣(mài)到南美洲去，可是經(jīng)過(guò)赤道附近的時(shí)候發(fā)現(xiàn)無(wú)端少了幾噸。找了全體船員來(lái)問(wèn)，也沒(méi)查出個(gè)究竟。等到了目的地才發(fā)現(xiàn)，丟失的大豆又“自動(dòng)”回來(lái)了。這個(gè)故事就是“海南島的蘋(píng)果熟了”（最好說(shuō)是椰子）典型案例——重力加速度在赤道最小、兩極最大。我也一直懷疑這故事是中學(xué)老師編造來(lái)糊弄咱學(xué)識(shí)淺薄的學(xué)生的，因?yàn)榧词怪亓铀俣炔煌?，大豆的稱(chēng)量出來(lái)的重量實(shí)際上還依賴(lài)于所用的秤，至于為什么，聰明的讀者您肯定能想到。故事終究只是故事，牛頓的“蘋(píng)果砸在了俺頭上”看似圓滑卻難免有編造的劣跡，后來(lái)他說(shuō)其實(shí)被蘋(píng)果砸中是必然的，正如發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力是必然的一樣，這句話(huà)才比較靠譜。
（被蘋(píng)果砸是必然的——牛頓如是說(shuō)）
讓我們?nèi)虼髮W(xué)三一學(xué)院看看牛頓在下面睡午覺(jué)的蘋(píng)果樹(shù)。不用說(shuō)，挺不起眼的，這小破樹(shù)下面乘涼都困難，何況睡午覺(jué)。大概牛頓喜歡這顆小矮樹(shù)吧，賦予點(diǎn)特殊意義也無(wú)可厚非。雖然說(shuō)不到蘋(píng)果樹(shù)下坐坐哪來(lái)萬(wàn)有引力定律呢？可對(duì)于咱中國(guó)人民來(lái)說(shuō)，某大學(xué)里即使有這樣的蘋(píng)果樹(shù)，等上面有了蘋(píng)果，也等不到秋天熟了，也早沒(méi)了（“桃李不言、下自成蹊”）。所以，即便明知道牛頓是編的故事，咱也得感嘆，這蘋(píng)果往事，還是西方搞得好！
（傳說(shuō)中的牛頓蘋(píng)果樹(shù) [劍橋大學(xué)內(nèi)]）
（不在蘋(píng)果樹(shù)下坐坐哪來(lái)萬(wàn)有引力定律？【圖中字有誤】）
有趣的是，歷史上拿蘋(píng)果說(shuō)事的，牛頓不是第一個(gè)。且不說(shuō)亞當(dāng)夏娃偷吃的禁果，老早老早以前，在希臘神話(huà)里就有金蘋(píng)果的故事。三位天上最為PP的神仙MM還要爭(zhēng)究竟誰(shuí)最漂亮，勝者獲得那個(gè)金蘋(píng)果。不幸的是，這場(chǎng)金蘋(píng)果之爭(zhēng)引起了最后的特洛伊戰(zhàn)爭(zhēng)，歷史上說(shuō)也是兩個(gè)男人爭(zhēng)一個(gè)女人的故事，和咱赤壁之戰(zhàn)不相上下。艾，還不如讓三位肥佬來(lái)?yè)屵@個(gè)金蘋(píng)果呢！
（持金蘋(píng)果的女神——盧浮宮藝術(shù)展）
（金蘋(píng)果到底給誰(shuí)呢？）
現(xiàn)代的蘋(píng)果，我們阿甘兄弟投資的“水果公司”，他們的商標(biāo)實(shí)際上就是按照牛頓的蘋(píng)果故事來(lái)的。起初蘋(píng)果公司的商標(biāo)非常復(fù)雜還有刻字，后來(lái)逐步變成現(xiàn)在的樣子：被微軟蟲(chóng)子咬了一口的爛蘋(píng)果。若看看“蘋(píng)果病毒”的模樣，就能得到更為深刻一些的印象了。
（蘋(píng)果公司商標(biāo)的變遷）
（蘋(píng)果病毒）
當(dāng)牛頓的蘋(píng)果掉進(jìn)了藝術(shù)殿堂，它又獲得了許多新鮮的面孔。諸位不妨欣賞一下，權(quán)當(dāng)一笑。
（牛頓的“藝術(shù)蘋(píng)果”）
（紀(jì)念牛頓的“蘋(píng)果郵票”）
（左：伽利略也喜歡扔蘋(píng)果。右：伊拉克人民不要飛彈要蘋(píng)果。）
（“我也要個(gè)大蘋(píng)果”）
最后讓咱們用畫(huà)家給小朋友們畫(huà)的蘋(píng)果結(jié)束這個(gè)專(zhuān)題吧。“一顆蘋(píng)果掉下來(lái)，不知此樹(shù)是誰(shuí)栽？
總是瓜熟蒂必落，還好被我撿起來(lái)！”
