牛顿的万有引力定律，是从中国明朝的书里抄袭的吗?

最近，一些网络平台上出现了不少让人哭笑不得的“科学史科普”“短视频科普”。比如有这样一个说法，引发广泛关注：

万有引力定律并不是牛顿发现的。实际上，牛顿从中国明朝一本名叫《奇器图说》的书中，盗取了中国人王徵发现的万有引力。

图片来源：新闻截图

光看时间，似乎挺有道理的。牛顿通过其书《自然哲学的数学原理》，发表万有引力的观点是在1687年，换算过来是为清朝康熙二十六年。而王徵《奇器图说》呢，则出版于明朝天启七年（1627年）。如果在明朝出版的书里，就已经出现了牛顿在60年后才会发表的科学原理——那看起来后者抄袭前者，大概就是板上钉钉的事情了呀！

听着很厉害是吧，让我们仔细看看这个《奇器图说》是怎么回事，牛顿发现的万有引力定律又是怎么回事呢？

书名就指出：

明朝学者在学习欧洲科学知识

首先我们要明确“奇器图说”并不是这本书的完整名字，在前面还有“远西”二字，是指从传教士那里学习到知识。中国对西边土地和文化的认识，有西域、西天、天方指代远近不同的称呼，等到利玛窦等传教士来到中国，又发明了“远西”“泰西”“大西洋”等名词。这些名词实际上反映了在漫长年代，我们逐渐认识世界的过程[1]。《远西奇器图说》是由德国籍传教士邓玉函口授，王徵撰写、绘图并在扬州刊刻，成书于1627年。它是我国第一部介绍近代欧洲机械工程学和力学的图书。而《远西奇器图说》[2]里所谓“介绍万有引力的描述”，其实是释读这段文字的网友……读错了。

卷一第十七页：“最重无过于地，地在天之下，必在中心。”

卷一第十九页：“各体各欲直下至地心方止。盖重性就下，而地心乃其本所。故而譬如磁石吸铁，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。”

我们都接受过牛顿物理学的教育，读这一段容易觉得这是中学物理课本。其实不然，这里说的并不是“万有引力”，正如知乎网友指出的，这里面可一个“力”字都没有提。前一段说的是“地心即中心”是亚里士多德地心说体系，并说明了为什么地球必然是圆的，因为地球中心也是宇宙中心。换言之，所谓“下方”，就是地球中心所在方向，上方则是头顶方向，因为地球是圆球，所以世界各地的人们实际上都是朝向地心方向站立。图片来源：pexels

后一段展开论述的是亚里士多德的“四元素说”，也就是亚里士多德物理学，强调“本性”如何，元素本性分为两类，土、水两种元素本性朝向下方运动，气、火两种元素本性朝向下方运动（还有以太在天上做圆周运动）。所以土、水这样的重物组成了圆圆的地球。没有“力”，而强调“本性”，这正是亚里士多德物理学的特征[3]。

咱们现在觉得这个很好理解，很简单，是因为学过了牛顿物理学，牛顿用万有引力定律告诉我们亚里士多德哪些观点对的，哪些观点是错的，错在了哪里。在牛顿之前，很多人对于亚里士多德的说法都觉得无法理解——地球对面的人，那不就“倒立”了吗？所以对面不可能有人吧？这个问题，就是欧洲学术历史上著名的“对跖人问题”。

直到大航海时代，欧洲航海家跨过了赤道和大西洋，发现了新大陆，人们才知道地球对面确实有人。

科学家们

曾经用磁力解释太阳系

至于后一段，类比于磁力，是英国女王伊丽莎白一世的御医威廉·吉尔伯特（WilliamGilbert，1544年-1603年）研究了磁石之后的思想。德国天文学家开普勒（JohannesKepler，1571年-1630年）赞同吉尔伯特，他们试图以此从物理学上来解释地球为什么是圆的，地球为什么绕着太阳转。他们和徐光启、王徵是处于同一时代的人。

严格来说，这种类比其实是错误的。毕竟（后来确认的）万有引力和磁力性质差异很大。引力只有相互吸引，磁力有异性相吸，也有同性排斥。它们的来源也不一样。这种曾经发生的错误认识，也恰恰说明了科学是一个逐渐发展，逐渐试错的过程，没有什么理论是一蹴而就，一直不变的。

因此对于这几段内容，个别网友有些望文生义，误以为说到“向地心聚集”，就是万有引力，这其实是由于不熟悉科学历史导致的误会。

误会发生的原因是，他们讨论的是同一个现象（地圆），同一个课题（为什么是地圆）。亚里士多德认为地球是圆的，这个结论虽然具有一定的科学性，但是他并没有真的描述清楚这个结论是如何正确推导出来的，他的某些前提如今来看是有错误的，因此只能说一种“定性”描述。

牛顿万有引力

开创了物理学新时代

要定量解决这个问题，需要开普勒、伽利略和牛顿两位高人出场。开普勒指出行星绕太阳运行是椭圆轨道，从而彻底摆脱了古希腊人“完美圆形轨道”的观念。伽利略开创了把数学定量分析引入了物理学，开始研究运动和力的关系，得以研究运动过程。图片来源：pixabay

牛顿整理发展出来了三大运动学定律、万有引力定律，还有今天大学生必学的数学——微积分。这些基于更复杂数学基础之上的力学原理的发现，才成就了“牛顿力学”之名[4]。

牛顿出手解决的第一个问题，来自英国天文学家哈雷。1684年，哈雷向牛顿提出了一个当时未能解决的问题，如果一颗行星受到来自太阳的引力，这个引力与距离的平方成反比，那么它的轨道会是怎样的。牛顿不假思索地回答，他已经证明了轨道是椭圆的。

这段对话让哈雷促使牛顿发表他的理论，其结果就是1687年发表那套三卷本的奇书《自然哲学的数学原理》。哈雷也因此得以计算他最为钟爱的彗星轨道，预言了一颗彗星的回归，这就是著名的哈雷彗星，它下一次回归是在2061年。

换言之，万有引力理论不是区区几十几百字就能完全描述的。它必须植根于牛顿总结出来的物体的性质和作用（超越亚里士多德、吉尔伯特和开普勒）、三大运动定律（超越伽利略）、微积分（超越古希腊数学），从而解决椭圆轨道这种力和速度的大小、方向都在不断变化的物理过程。

万有引力理论解决了从亚里士多德、哥白尼以来的重大课题——为什么地球是圆的，为什么太阳系是这样的。牛顿力学重塑了我们对宇宙和日常世界的基本认知。今天我们即便是谈论物理学之外的事物，也经常用到“力”这个概念，这一切都彰显了牛顿力学的伟大影响。图片来源：pixabay

对牛顿力学，王徵是学不到了，因为李自成攻进了北京去世那一年（1644年），他就去世了，此时牛顿才是个两岁的幼儿。但我想假如他能穿越到后世，一定会更加勤奋学习，毕竟他是“南徐（光启）北王”，是传播西方学术最为有力的两位明代学者之一。

我们作为后人，不必掠牛顿之美强塞给王徵，而是要学习他的博大胸怀，善于学习的谦虚精神，这才是真正的自信。在此基础上才能不断创新，向前发展，假如我们沉湎于虚假的“往昔荣光”，忘记了现实差距，那也将失去未来。

参考文献

[1]吴孟雪，《明清时期欧洲人眼中的中国》前言，中华书局，2000年

[2]《祖本远西奇器图说录最新制诸器图说》，中华书局影印本，2016年

[3]亚里士多德，《物理学》，商务印书馆“汉译世界学术名著丛书”，1982年第一版。

[4]吴以义，《从哥白尼到牛顿：日心学说的确立》，上海人民出版社，2013年第一版。

作者丨孙正凡 天文博士，科普作者

审核丨孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任