對於(yu) 公眾(zhong) 來說，牛頓其人最大的影響力不僅(jin) 在於(yu) 眾(zhong) 所周知的幾條定律，還在於(yu) 一個(ge) 與(yu) 之相配的蘋果傳(chuan) 說。在最通俗的演繹裏，故事的核心是牛頓看到蘋果落地（或者被砸到了頭），由此啟發他認為(wei) 蘋果下落與(yu) 月球圍繞地球運動背後的道理相同，之後便得出了萬(wan) 有引力定律……實際上，這則規律是牛頓對物質世界深刻思考並發展數學工具得出的，實乃非人之傑作。而為(wei) 了向後人，尤其給孩童來介紹牛頓，帶有傳(chuan) 奇色彩的蘋果故事成了不二選擇。可是，這則趣事裏，往往失去了一個(ge) 關(guan) 鍵的問題：為(wei) 什麽(me) 蘋果下落就能啟發牛頓？甚至諸多段子引述成“為(wei) 什麽(me) 你被某物砸過隻會(hui) 感到疼“。這是因為(wei) ，故事往往缺少了那個(ge) 真正讓牛頓發生“尤裏卡”的思考：地球也被蘋果吸引而移動。

撰文 | Rose Villatoro

翻譯 | 二維

作為(wei) 以幫助人們(men) 理解、欣賞物理為(wei) 職業(ye) 的人，我實在反感人們(men) 談論艾薩克·牛頓尤其是談他是如何發展引力理論的方式。我不是對蘋果有意見，這是故事中非常重要的一部分，甚至從(cong) 曆史的角度講，也是準確的！讓我備受折磨的是整個(ge) 故事的脈絡，改編的故事製造了牛頓的觀察和他的洞察力之間的隔閡。這是什麽(me) 意思呢？讓我們(men) 回顧一下那個(ge) 我最早被講述的故事。

一天，年輕的牛頓坐在他院子裏的蘋果樹下，看到一個(ge) 蘋果掉到地麵上——某些版本中，為(wei) 了達到幽默的效果，說他被掉下的蘋果砸暈了腦袋。作為(wei) 一個(ge) 非常聰明的，也許輕微腦震蕩的思想者，牛頓對這個(ge) 日常現象背後的原因產(chan) 生了興(xing) 趣。就那麽(me) 一刹那，他領悟到，肯定有某種力將蘋果拉向大地。他稱這種力為(wei) 引力，並用一個(ge) 簡單而令人難忘的格言來描述其原理： 有上必有下（What goes up must come down）。故事通常就在那兒(er) 停住了，太短了——幾乎沒有說出任何有意義(yi) 的事情。

像這樣的一張可上色的卡通圖是很好的出發點，但是牛頓蘋果的故事不能就此停下；教育的挑戰在於(yu) 以觀眾(zhong) 能理解的級別去溝通，並且不犧牲所要傳(chuan) 達的信息中重要的部分丨圖片來源：APS Physics

這些故事摻雜著對牛頓觀點的扭曲的解釋，聽到這些，孩子隻能痛苦的帶著錯誤的科學觀念走開。 “What goes up must come down”不是洞察力，這隻是“物體(ti) 會(hui) 下降”的不那麽(me) 直接的一種說法——它更像是古代語法課中的一節，而非物理學。在那個(ge) 版本的故事中，牛頓除了給一個(ge) 現象貼上標簽還做了什麽(me) 呢？如果一隻普通鬆鼠可以說話，它也會(hui) 告訴你相同的事情。

當然，我並不是建議讓一年級學生從(cong) 數學公式和平方反比定律入手，但是上麵的故事中缺少一個(ge) 關(guan) 鍵要素：那就是學習(xi) 、發現中的愉悅和快感來自於(yu) “哢噠”的靈光乍現，是建立某種精神層麵的行為(wei) 。當你用一種不同的方式看待某些熟悉的事物，或者用全新的觀點對待一些奇怪的事情使其變得熟悉，才會(hui) 有那種感覺。在上述故事的中，沒有任何 “哢噠”的靈光乍現——隻是多了一個(ge) 詞匯，並導致定義(yi) 陷入循環鏈：重物由於(yu) 重力而被拉下來，重力是質量的屬性，質量是……好吧……重物，除非你想直接跳到 E = mc2。

那麽(me) ，對於(yu) 年輕的牛頓，那個(ge) “哢噠”一點在哪裏呢？他的深刻見解在哪？據記錄，那個(ge) 男人自己說，他的“尤裏卡”時刻確實是在蘋果從(cong) 樹上掉下來之後才來的。那麽(me) ，他通過什麽(me) 樣的腦回路，見證這一平凡的現象，並在其中看到了適用太陽係的定律？

答案在以牛頓名字命名的另一條定律中，也是一條簡單的法則，就像“有上必有下”一樣簡單並難以忘記 ：每個(ge) 動作都有等價(jia) 相反的動作。就像在中學物理課上學的，你推開某人，你自己也被推開了。

如果我們(men) 用這個(ge) 例子作為(wei) 故事的開頭，可以在介紹牛頓並講述他的其他貢獻的背景下進行，那麽(me) 聆聽者不僅(jin) 可以欣賞牛頓的天才，而且甚至自己可以做出那個(ge) 飛躍。當我們(men) 再講述牛頓看到蘋果從(cong) 樹上掉下來的故事時，就可以向聽眾(zhong) 提問一個(ge) 牛頓絕對會(hui) 會(hui) 問自己的問題：“將蘋果拉到地球上的相反動作是什麽(me) ？移動它的反作用力來自哪裏？”

答案是整個(ge) 星球都在移動，無論在多麽(me) 微小，地球向著蘋果移動了——隨之而來的是腦海中震耳欲聾的“哢噠”鳴響。對於(yu) 牛頓而言，這個(ge) 簡單的想法令他茅塞頓開，打破了空間參照係的大門，盡管這扇門為(wei) 我們(men) 日常生活提供了很好的幫助。原來的框架中，上和下是絕對的，而地球等效於(yu) 平坦且不動的。而現在，把你的頭調個(ge) 方向，您會(hui) 意識到向下 隻意味著朝向質量。突然之間，蘋果和地球就不再是水果和天空了，它們(men) 隻是懸掛在太空中的兩(liang) 個(ge) 物體(ti) ，彼此吸引。

牛頓同時代人寫(xie) 的手稿的一段，記錄了牛頓所講的蘋果樹故事的版本：“ ...因此，蘋果吸引了大地，地球也吸引了蘋果。”丨圖片來源：The Royal Society, Memoirs of Sir Isaac Newton's Life by Sir William Stukeley

不久之後，牛頓將目光轉向天空中的月球，並再次因為(wei) 用全新的方式看待熟悉的事物而一次感到激動。在此之前的幾年，天文學家和數學家約翰內(nei) 斯·開普勒（Johannes Kepler）曾描述過繞太陽公轉的行星軌道， 但這些路徑並未得到正確的解釋。通過發展數學方法，並結合以他自己名字命名的定律，牛頓將他對普遍存在吸引力的想法形成了一個(ge) 新的理論，他證明了環繞太陽的天體(ti) 與(yu) 控製蘋果掉下的力背後遵循相同的規則，在地麵發射炮彈所形成軌跡也是同理。

這是理性和想象力的勝利，也是偉(wei) 大思想誕生的典範。盡管寓言中的“尤裏卡”時刻似乎突如其來的，但它必須建立在對整個(ge) 係統的理解上，牛頓對力和運動的認識為(wei) 他提供了打開新思維方式的鑰匙。

當我第一次聽牛頓蘋果的故事時，這個(ge) 故事有點古怪，而且令人困惑：牛頓被砸中了頭，這激發了他給大家都知道的東(dong) 西取個(ge) 名字（萬(wan) 有引力）。但是，如果我們(men) 真的努力讓自己站在他的位置上，我們(men) 就能看到牛頓頓悟的非凡之處，各個(ge) 年齡段的聽眾(zhong) 也會(hui) 受到鼓舞、啟發、拓展思維。

原文鏈接：https://www.physicscentral.com/buzz/blog/index.cfm?postid=6134124980027342730


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