牛頓發現萬有引力定律後　為什麼等了22年才對全世界公開？

牛頓於1666年發現了萬有引力定律，卻未對世界公開達20多年之久。雖然這有幾種可能原因，但是直到今日仍沒有人知道理由。其中一項可能性是，牛頓根據月亮與地球的距離比較重力對月亮與對地表的影響時，發現並不符合平方反比定律。他於17世紀時對地球與月亮間之距離的估算並不正確。而當牛頓了解這點，並找出正確數值的時候，他的研究重心也早已轉移到其他科學謎題上了。

牛頓沒有馬上公布萬有引力定律的另一個可能原因是，他當時只是默默假設地球重力作用的方式，就像所有的質量都聚集在地球中心處一樣。回想一下，在推導平方反比定律時，牛頓比較的是地球中心距月亮以及距蘋果的距離。

牛頓萬有引力理論的本質在於，萬有引力是每個物質與每個其他物質間的作用力。這代表地球對月亮的重力作用，事實上是埃佛勒斯峰對月亮的重力作用，加上地心對月亮的重力作用，再加上地球五大洲邊緣的每片沙灘上的每一粒沙子對月亮的重力作用⋯⋯所以作用在月亮上的重力，實際上是由構成地球的無數質量粒子齊力作用的總和。

牛頓相信地球重力的作用方式，會跟地球所有質量都聚集在地心處的重力作用一樣。我們幾乎可以斷定牛頓無法證明這件事。但就如同20世紀物理學家理查．費曼（Richard Feynman）所言：「你知道的會比你能證明的多。」而牛頓知道的向來比能證明的要多。

牛頓的直覺力非常強大，因此他在經過時時刻刻、日日月月專注思考後，總能得到問題的解答—必然、清楚、正確的解答。但要了解真理，這還不夠。他還需要說服其他人。這代表他必須拿著羽毛筆與羊皮紙坐在書桌前，以凡人幼兒程度的語言，緩慢地一步一步解釋他的直覺想法，而這個語言正是數學。

牛頓心裡明白一件事。地球為圓形，而從地心到月亮連線所劃開的地球兩側半球是對稱的。因為對稱，所以一邊半球所有物質對另一半球所有物質所產生的重力，與另一半球所有物質對原先這半球所有物質所產生的重力會相等。這兩股重力會相互扺銷。結果就是，地球對月亮的重力會完全沿著地心到月亮的連線作用。這是個開始。但重力在地心到月亮的連線上作用，與地球全部質量都集中在地心上，這兩件事還是有段不小的差距。1666年時，牛頓其實已經清楚明白這項事實，但他無法證明。

又或許他已經可以提出證明，但所用的方式，卻不是1666年當時生活在地球上的其他人所能理解。

1666年5月，牛頓發明了「微積分」，他稱其為「逆流數術」（inverse methodof fluxions）。這是種數學魔法，可以將無限個極小質量（或是無限個極小的任何東西）加總起來。這個工具絕佳，可以用來證明地球的重力作用，與所有質量全聚集在地心處的重力作用相同。但因為牛頓只是發明了微積分，也沒有告訴任何人，故以微積分為基礎的證明，只有牛頓自己才看得懂。當你向全世界宣告「我有了個絕妙的證明，但在你能欣賞了解它之前，必須先學會我剛發明的一整套深奧數學理論」，這實在很難打動任何人。

英國畫家戈弗雷內勒在1702年繪製的牛頓像（圖片取自維基百科）

而且牛頓還是頭性格複雜且矛盾的怪獸。他不在1666年公布萬有引力定律，除了科學上的因素外，可能也含括極大的心理因素。打從一開始，他就是個不可思議的瘋狂神祕人物。在格蘭瑟姆的學校中，他也許曾因與眾不同而遭到霸凌。根據牛頓所述，在一個男孩踹他肚子後，他捉著對方的耳朵，把他拖到教堂中，並且拿男孩的鼻子去摩擦撞牆。雖然牛頓打贏了，但這個創傷經歷讓牛頓有了偏執想法，擔心只要展現自我便可能遭受攻擊，即便是他腦中最精華聰明的概念。牛頓有著病態的敏感度，無法將其他人的強烈質疑視為健全科學對談的重要部分，反將其視做科學蠢蛋對他的個人汙辱；他無需捍衛自己的想法，因為他知道那些想法都是真理。

牛頓是位如刺蝟般脾氣暴躁的人，有時還會進行報復。他一生中就經常與其他科學家陷入長期激烈且有損其人格的爭執。牛頓曾說：「我們築起太多高牆，卻沒有足夠的橋梁。」這樣的看法其實可說是「五十步笑百步」。他也曾極盡諷刺的說：「我可以計算天體的運行，卻無法計算人類的愚蠢。」

「所謂機智圓滑，指的是能在不製造敵人的情況下提出個人觀點的一門藝術，」牛頓說。不幸的是，他無力實踐自己闡述的道理。他雖有見地，卻沒有實踐這份見地的能力。

不過，沒有人是毫無矛盾之處的。20世紀的物理學家喬治．伽莫夫（George Gamow）曾說過一個與牛頓有關的故事，不知是真是假。伽莫夫說，牛頓很愛自己的貓，為了讓愛貓能夠出入自己的書房，他在房門上開了個洞—17世紀版沒有門板的寵物專用門。但接著貓生了小貓，牛頓要怎麼辦呢？根據伽莫夫所述，牛頓在門上開了一整排小洞⋯⋯每隻小貓都有一個洞。牛頓是跨時代的超級偉大天才，卻不能理解小貓可以從大洞進出。

牛頓偏執的保密性格，也許源自更深層的理由。雖然早產的他當時身體羸弱，之後卻活至高齡八十四歲，而且視力完好，也只掉了一顆牙齒。他逝世後，留給後代一盒手稿。當一位主教打開盒子，瀏覽盒中的文件，其爆炸性的內容讓主教恐懼地甩上盒蓋。盒中的文件也包括了牛頓對宗教看法的手稿。牛頓具有深層信仰，他只相信唯一的神。他完全不認同天父、聖子耶穌與聖靈「三位一體」在宗教上的正統性。根據他自己的調查顯示，西元前325年，羅馬皇帝君士坦丁一世，在尼卡（Nicae）召開了第一次大公會議，強迫教廷接受「三位一體」的思想。

牛頓很清楚「一神論」此種異端思維，就足以讓他遭到流放。事實上，當時英國便立法禁止讓懷有像牛頓這種思維的人士擔任重要官職，甚至還能將其監禁。牛頓是是劍橋三一學院院士，所以沒有人（真的沒有人）懷疑過他如此憎惡這個學院的創立宗旨。牛頓也許已經知道，在這個將僵化的宗教信仰強加於人的無情世界必須隱匿過活才能生存下來。所以保密的性格，已經滲透到他生活中每個邊邊角角、細微之處。

所以，牛頓緩步慢行於伍爾索普的巷道中、流連徘徊於原野及小徑上，有了關於世界的驚人發現，卻從未與他人分享。他從未對著空中揮拳，大叫「我發現啦！」，只將個人發現留給自己。

當然，對於牛頓為何不於1666年公開自己的發現，你也可以有自己的猜測。但牛頓長達20年的時間未公布他的萬有引力論仍是事實。而改變這一切的則是朋友的來訪：牛頓的朋友愛德蒙．哈雷（Edmond Halley）於1684年8月到劍橋拜訪他，哈雷問了他一個重要的問題。

*本文摘自《重力簡史》，商周出版。

【作者簡介】

馬可士．鍾Marcus Chown
獲獎無數的作家與播報員。過去曾是加州理工學院的電波天文學家，期間曾師承諾貝爾物理學獎得主理察．費曼。目前則於英國科學週刊《新科學家》（New Scientist）擔任宇宙學顧問。他的著作有《多美妙的世界》（What a Wonderful World）、《量子論不會傷害你》（Quantum Theory Cannot Hurt You）及《我們得談談凱文》（We Need to Talk about Kelvin〔榮獲二〇一〇年皇家學會科學書籍獎項〕）。馬克斯也是《iPad版太陽系》（Solar System for iPad）的作者，此APP榮獲二〇一一年書商雜誌數位創新獎。

作者網頁：www.marcuschown.com；推特帳號：@marcuschown。