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揭秘:牛頓萬有引力是受蘋果落地啟發?NO!

自從對橫向思維產生強烈的興趣之後,一直在關注和研究科學家們的創新故事,試圖從眾多科學家們的成功故事中去發現某種規律,然後結合橫向思維的創新特性,來為我們這個社會創造一種可以複製的創新方法。關於牛頓與蘋果的故事,我平時在培訓時也會應用,儘管這一故事,也許一開始就不存在。

有一種傳說,說是少年時代的牛頓,發現蘋果落地而引發他對地球引力的思考。牛頓,1642年12月25日生於英國林肯郡伍爾索普村的一個農民家庭。12歲他在格蘭撒姆的公立學校讀書時,就表現了對實驗和機械發明的濃厚興趣,自己動手製作了水鍾、風磨和日晷等。

蘋果落地引起他的注意是偶然的。一個炎熱的中午,小牛頓在他母親的農場里休息,正在這時,一個熟透了的蘋果落下來,這個蘋果不偏不倚,正好打在牛頓頭上。牛頓想:蘋果為什麼不向上跑而向下落呢?

他問他的媽媽,他媽媽也不能解釋。大凡科學家都保留一顆童心,牛頓更不例外,當他長大成了物理學家後,他聯想到了少年的「蘋果落地」故事,可能是地球某種力量吸引了蘋果掉下來。於是,牛頓發現了萬有引力。

這個故事是多麼地深入人心,導致人們都知道,從蘋果落地中牛頓發現了萬有引力定律的故事,其實那不過是法國啟蒙思想家伏爾泰為宣傳自然科學而編的故事,但因為這個故事的邏輯性太強,加上伏爾泰和牛頓兩個名人的力量,牛頓與蘋果似乎是既成事實。

在牛頓之前,人們已經知道有兩種「力」:地面上的物體都受重力的作用,天上的月球和地球之間以及行星和太陽之間都存在引力。這兩種力究竟是性質不同的兩種力?還是同一種力的不同表現?牛頓在劍橋大學讀書時就考慮起這個問題了。

牛頓23歲時,鼠疫流行於倫敦。劍橋大學為預防學生受傳染,通告學生休學回家避疫,學校暫時關閉。牛頓回到故鄉林肯郡鄉下。他仍沒有間斷學習和對引力問題的思考。

那時,鄉下的孩子們常常喜歡玩投石器,就是用投石器打幾個轉轉,之後,就能把石頭拋得很遠。他們還可以把一桶牛奶用力地從頭上轉過,而牛奶竟然不灑出來。

這一現像激發了牛頓關於引力的想像:「什麼力,使得投石器裡面的石頭和水桶里的牛奶不掉下來呢?」這個問題使他想到開普勒(德國科學家,行星運動三大規律的發明者)和伽利略(義大利科學家,自由落體定律、慣性定律和伽利略相對性原理的創建者,奠定了經典力學的基礎)的思想。

他從浩瀚的宇宙太空,周行不息的行星,廣寒的月球,直至龐大的地球,進而想到這些龐然大物之間力的相互作用。

牛頓抓緊這些神奇的思想不放,一頭扎進「引力」的計算和驗證中了。牛頓計劃用這個原理驗證太陽系各行星的行動規律。他首先推求月球和地球距離,由於引用的資料數據不正確,計算的結果錯了。

因為依理推算月球圍繞地球轉,每分鐘的向心加速度應是16英尺,但據推算僅得13.9英尺。在失敗的困境中,牛頓沒有灰心,反而以更大的努力進行辛勤的研究。

1671年,新測量的地球半徑值公布了。牛頓利用這一數據重新檢驗了自己的理論,同時,還利用他自己發明的微積分處理了月與地關係中不能把地球看作質點時,重力加速度的計算問題。

有了這兩項改進,牛頓得到了兩個完全一致的加速度值。這使他認為,重力和引力具有相同的本質。他又把基於地面物體運動的三條定律(即牛頓三大定律)用於行星運動,同樣得出滿意的正確結論。

牛頓整整經過了7個春秋寒暑,到他30歲時終於把舉世聞名的「萬有引力定律」全面證明出來,奠定了理論天文學、天體力學的基礎。

萬有引力定律的發現,宣告了天上地面的萬物都遵循同一規律運動,徹底否定了亞里士多德以來宗教勢力宣揚的天上地下不同的思想,這是人類認識史上的一次飛躍。

從上面的牛頓故事中,我們不難發現,牛頓最終獲得的學術成果,基於兩個核心因素,一個是自己的專業知識和興趣,也就是使得他能夠順利這個天文領域的專業;另一個是對偶然事件的敏感性,從而使他發現了萬有引力。

牛頓一直在研究力學,日常的思考中也被自己的研究和興趣充塞了,這說明一個道理,任何一個科學家,首先必須要具備某一領域的專業知識,同時需要具備對自己的研究和探索的強烈興趣。

興趣,會使得自己的專業研究得益以持續下去的動力;興趣也使得科學家或者研究者能時刻對自己進入的研究領域保持高度的關注。縱觀歷史上任何一個成功的科學家,幾乎都有這樣一種相同的現象,那就是都對自己的研究保持足夠的興趣。

興趣,也使得我們對日常發生的很多偶然事件特別地敏感。如果牛頓發現蘋果落地而產生對地球引力的思考這一故事成立,那麼,蘋果從樹上掉落這一現象,熟悉果園的人應該都知道,也經常看到,但為什麼其它人沒有像牛頓這樣聯想性思考呢?

在牛頓的第二個發明故事中,說是小時候在鄉下玩投石器時,因為石頭雖然可以拋得很遠,但最終還是要掉落下來,而投牛奶桶的時候,為什麼牛奶能不灑出來。是什麼力量在起作用呢?這與蘋果從樹上落地一樣是一個偶然發生的事。

那麼,我們現實社會中,有多少人會關注每天在發生的偶然事件?譬如交通事故,吵架事件,或者天氣突然之間地風雲變幻?我們始終麻木地生活在自己的一日三餐中,從來不去思考這些偶然事件背後的原因以及與自己的關係。

創新,就是一種創造新事物新方法新想法的行為。創新不是一個口號,它應該是一種行動:對任何事物充滿興趣,對自己從事的職業的熱愛,同時更重要的是,隨時關注偶然性發生的突發事件,並試圖找到其內在的必然關係。

不過,現在這種努力也可以不必要了,因為橫向思維中就有一種方法,可以讓我們人為地創造偶然,然後我們就可以從這些偶然發生的概念中去尋找破解難題或者與創新目標之間的必然聯繫。

牛頓,就是具備了創新的所有元素:專業知識、強烈的興趣度和對偶然事件的超級敏感,最終成就了自己。但到了晚年,他的研究陷入了亞里士多德的柏拉圖學說的範圍而不能自拔。

他花了十年的時間來研究上帝的存在,結果自然毫無所得。由此看來,即使是一個偉大的學者,一旦落入陳舊的範疇,就談不上有絲毫的創新成就。

如何才能實現真正的創新?我們從這個牛頓的發明故事中得到了什麼感悟?歡迎大家在文章後留言談談自己的想法。


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