曹致远
《关于两门新科学的对话》札记5:“早在牛顿出生之前,就有地心引力的结论”?
2022-8-17 22:01
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   《关于两门新科学的对话》札记5.pdf 

      在欧洲传教士的帮助下,明末的中国曾经翻译了不少西方数学、科学著作。其中最著名的,或许是利马窦和徐光启的《几何原本》(只翻译了前六卷。另一本《远西奇器图说录最》简称《奇器图说》也比较有名。它由传教士邓玉函口译、王徵1571-1644)笔述绘图,发行于1627 年。邓玉函 (1576-1630) 是伽利略在帕多瓦大学时期结识的朋友, 德国人,西语名 Johannes Schreck 。伽利略是山猫学会(Accademia dei Lincei的第 6 名会员,邓玉函是其第 7 名会员,他们二人被山猫学会接纳的时间只相差大约一周。后来邓玉函矢志从事传教工作,于 1619 5 月抵达中国澳门,与他同来的还有汤若望、罗雅谷等。【总体上说, 欧洲传教士的科学水平与当地人士相比并非一流,但邓玉函是个例外。】

有一本由国人写作的汉语《力学史》,它在介绍《远西奇器图说录最》时说:


在讲到力时引进了地心引力的概念:“重何,物每体直【笔者按,此处应为“重何物,每体直下”。本段后面引文错误不再一一指出】,必欲到地心者是。试观上图,圆为地球,甲为地球中心,乙、丙、戊皆重物,各体各欲直下至地心方止,乃其本所故耳。譬如磁石吸铁,铁性就石,不论石之在上在下,在左在右,而铁必就之者,其性然也。”这本书出版于 1627 年,牛顿出生于 1642 年,可见早在牛顿出生之前,就有地心引力的结论。许多书上说地心引力是牛顿看到苹果下落时发现的,这实在是一种谬传。

 

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      笔者没有读过《远西奇器图说录最》,对其内容完全不了解。本博 文只想讨论《力学史》中所谓“可见早在牛顿出生之前,就有地心引力的结论”这种说法。它流传甚广,有些哗众取宠之徒甚至据此说出“奇器图说:这个中国人提出了地心引力概念,比牛顿早了 60 年”例如, https://www.sohu.com/a/553353922_121199702)这种奇谈怪论。

对于“可见早在牛顿出生之前,就有地心引力的结论”这一说法, 我们可以分两个层次来说:

(1)  《远西奇器图说录最》在上面引文中所说的是不是地心引力

(2)    在牛顿之前有没有地心引力的结论

 

   对于第(1)个问题,笔者可以斩钉截铁地说:这里讨论的绝对不是我们现在理解的牛顿地心引力,除非我们重新定义“地心引力”这个术语,把它的含义扩大到我们大部分人不可接受的地步。

我们仔细读一下原文中这一句:“各体各欲直下,至地心方止,盖重就下,而地心乃其本所故耳。譬如磁石吸铁,铁性就石,不论石之在上在下, 在左在右,而铁必就之者,其性然也。”

【  注意标红的表达。】


我们再读读上面图片中的最后一句:“重物有二,一本性就下,一体有斤两。


如果读者略微了解古希腊哲学,应该不难看出,这只不过是亚里士多德学派关于重性的学说theory of gravity:物体向下运动 (就下) 趋向地球的中心(在亚里士多德看来,它也是宇宙的中心,都是重物的本性。这跟“地心引力”似乎相距甚远。


现在,我们就来看看亚里士多德的说法:

 

总起来说,既然一切感性的物体皆或重或轻,又,既然重的物体本性趋向中心,轻的物体本性趋向上层,那么......【张竹明译,亚里士多德《物理学》205b25

 

所谓绝对的轻,指的是向上朝着边缘运动;绝对的重就是向下朝中心运动。  亚里士多德《论天》308a28

火总是轻的,故向上运动;土和一切土性物体朝下,朝向中心,所以是重的。        

亚里士多德《论天》308b14

...... 那种轻的质料总是向上运动。反之,重的质料总是向下运动。但是各类物体的质料构成不同,依其构成成分的差异倾向于向上或向下的运动...... 【亚里士多德《天》312a22。以上三段汉译均摘自汪子嵩等《希腊哲学史》第三卷】


在亚里士多德的理论中,既有所谓重性(gravity),又有所谓轻性levity。火总是具有轻性,因而总是朝上运动;土性物体总是具有重性,因而其“自然运动”natural motion)总是向下,也就是朝向地心。这种理论在亚里士多德的《物理学》和《论天》等自然哲学著作中都会反复出现。它也是亚里士多德论证第五元素(月上世界的以太之存在与性质的重要出发点。

欧洲中世纪的自然哲学家和伽利略时代的亚里士多德学说信奉者, 也都持有这样的理论。那么,除非我们认为,从亚里士多德的时代开始, 欧洲就已经有了地心引力的观念(笔者估计这是很难让人接受的,否则,我们就无法认定《远西奇器图说录最》中谈论的是地心引力


接着,我们来看第2个问题:在牛顿之前有没有地心引力的结论笔者认为是没有。但是呢,如果别人说“有”,而自己说“没有”,要举证就会非常困难。笔者这里也不打算详细论证(这样做几乎是没有意义的

在这里,笔者给大家看看伽利略在《关于两门新科学的对话》中的说法:

 

看来,要探讨导致自然运动加速的原因,现在还不是适当的时机。关于这一原因,不同的哲学家们已经发表了各种各样的意见。有些人把它归结为通向地球中心 [的趋势];另一些人把它归因于介质中存在的连续减小的组成部分,它们仍可进一步分割【原文是 altri al restar successivamente manco parti del mezo da fendersi,克鲁英译是 others to repulsion between the very small parts of the bodyDrake 英译是others to the presence of successively less parts of the medium [remaining] to be divided。笔者的汉译借鉴了上述两个英译,但未能理解它背后的含义,它可能与本博文最后一句英语引文有关联】;还有一些人则把它归因于周围介质产生的某种挤压,即介质在下落物体后面重新聚集,并推动下落物体从一个位置运动到另一个位置。对所有诸如此类的奇思怪想,我们都必须加以审视。然而,这未必是值得去做的。

 

Non mi par tempo opportuno d’entrare al presente nell’investi- gazione della causa dell’accelerazione del moto naturale, intorno alla quale da varii filosofi varie sentenzie sono state prodotte, riducen dola alcuni all’avvicinamento al centro, altri al restar successivamente manco parti del mezo da fendersi, altri a certa estrusione del mezo ambiente, il quale, nel ricongiugnersi a tergo del mobile, lo va premendo e continuatamente scacciando; le quali fantasie, con altre appresso, converrebbe andare esaminando e con poco guadagno risolvendo. 【《两门新科学》意大利国家版第 202 页原文】 

It does not seem opportune time to enter into the present investigation of the cause of the acceleration of natural motion, around which various sentences have been produced by various philosophers, some reducing it to the approach to the center, oth- ers to the remaining part of the medium afterwards. to be split, others to a certain extrusion of the middle environment, which, as it rejoins the back of the piece of furniture, presses it and continu- ally pushes it away; which fantasies, with others below, it would be better to examine and solve with little profit. 【上述文字的谷 AI 英译】

The present does not seem to be the proper time to investigate the cause of the acceleration of natural motion concerning which various opinions have been expressed by various philosophers, some explaining it by attraction to the center, others to repulsion between the very small parts of the body, while still others attribute it to a certain stress in the surrounding medium which closes in behind the falling body and drives it from one of its po- sitions to another. Now, all these fantasies, and others too, ought to be examined; but it is not really worth while. Crew 英译】

看来现在不是研究自然运动加速原因的合适时候,对整个问题不同的哲学家表达了各式各样的意见,有些人解释为向心的吸引力,另一些人解释为物体非常小的部分之间的斥力,而还有些人归诸于周围介质的某些压力,这些介质随后包围落体且驱赶它从一个位置到另一个位置。现在,所有这些和其他离奇的想法都应当受到考查;但是实在不值得花时间。 【武际可汉译

 

我们可以看到,伽利略提到了当时的多种解释自由落体加速的“理论”,但没有提到过“地心引力”这样的东西。事实上,即使到了伽利略的晚年,他关于“力”的概念也尚未成熟,更不用说“引力”概念了。这也是为什么笔者的这段译文中没有出现一个“力”字。   【武际可先生的汉译把 Crew 英译中的“attraction”译为“吸引力”,但这个“attraction”似乎并没有牛顿力学意义上的“力”的含义,把它理解为类似男女两性的“吸引”似乎更合适。此处 Drake 的译文(此处略去)也没有attraction to the center这样的词汇,它更接近于 AI 英译】

 

有兴趣的博友还可以阅读另一本研究牛顿以前力学的经典著作,即Peter Damerow 等人合著的《Exploring the Limits of Preclassical Mechanics——A Study of Conceptual Development in Early Modem Science: Free Fall and Compounded Motion in the Work of Descartes, Galileo, and Beeckman》。【非常有意思的是,Peter Damerow 也是中西合著之《传播与会通—— < 奇器图说 > 研究与校注》的作者之一。】

该书详细介绍了牛顿以前之各种有趣的“Theory of Gravity (重力理论?重性理论?)限于篇幅,这里无法详细讨论此书中的内容。特摘录其中一句,以供读者把玩:

As we know, Descartes was convinced at that time that gravity was produced by the impact of particles and not by attraction.


请大家注意三位科学家/哲学家的生活年代:笛卡儿 (René Descartes1596-1650),贝克曼 (Isaac Beeckman1588-1637),伽利略 (1564-1642)


一句话总结在牛顿出生前有没有地心引力的概念,绝对不能单凭一两句话就加以断定;如果想要发前人之所未发,一定要有充足的证据。

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