涂传诒丨 火药导致牛顿革命的说法，不是历史事实！

近代科学产生的背景是一个十分重要的课题，它的研究会影响政府对纯科学研究资助的安排方式。一种意见认为纯科学研究应当在大学中结合学生学习科学知识进行，另一种意见认为纯科学研究应该结合大型工程应用项目进行。新近出版的书《科学革命的密码》【1】（下面简称《密码》）认为火炮和战争导致了近代科学产生，提出“火药导致牛顿革命”观点。

《密码》第351页用黑体字指出：

“但这些欧洲思想家没有意识到或者提及的是，基于火药的军备竞赛直接导致了牛顿经典力学革命和拉瓦锡化学革命的爆发”，

该书进一步指出“17世纪的经典力学革命是枪炮的普遍应用和对炮弹飞行轨迹进行精确描述的战争需求下的产物”。在东方卫视于2月7日播出的《这就是中国》第132期中，复旦大学中国研究院院长张维为教授与复旦大学中国研究院的特聘研究员文一教授，宣讲了这一观点。该书的评论文章【2】和【3】也指出,“《密码》一书不仅为我们展示了科学革命起源的战争原因，而且将这种规律的描述一直延续到今天”。“只有总是遇到炮弹砸在脑袋上，并且人们普遍想把炮弹砸到别人脑袋上，才会发现万有引力和牛顿三大定律—— 不是苹果砸到牛顿脑袋上，而是炮弹砸到无数英国人脑袋上，才会产生极致的牛顿力学”。

但是《密码》没有给出支持其观点的可信的证据，该书提出的“火药导致牛顿革命”观点受到质疑。该书只是列出了16至17世纪，欧洲使用火炮的战争发生的记录，和火药的生产直线上升的记载，但是没有给出火炮与牛顿力学革命的内在联系。本文将根据历史资料进一步探讨这一问题。由于牛顿的经典力学革命直接开启了物理学的革命，牛顿的经典力的研究典范又指导了近代科学革命，对牛顿经典力学革命的相关情况的研究可以反映现代科学革命产生的背景。本文将讨论与牛顿革命有关的一些情况：1.牛顿经典力学革命的背景和动力；2.牛顿革命的内容、解决的关键问题，和影响；3.牛顿革命与火药战争没有直接联系；4.牛顿革命历程的启示。

1.牛顿经典力学研究的背景和动力

在牛顿的年代，关于天体运行现象已经有开普勒定律描述了。德国天文学家开普勒（1571 -1630）从丹麦天文学家第谷20多年的观测（图2）所得资料中总结出第一和第二定律，发表于1609年，第三定律发表于1619年【4】。开普勒三定律如下：

1、开普勒第一定律（轨道定律）：每一行星沿一个椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

2、开普勒第二定律（面积定律）：从太阳到行星所联接的直线在相等时间内扫过同等的面积。

用公式表示为：SAB=SCD=SEK。（见 图3）.

3、第三定律（周期定律）：所有的行星的轨道的半长轴的三次方与其公转周期的二次方的比值都相等。

开普勒三定律是牛顿研究力学的主要依据。牛顿开始研究经典力学，是在1665年至1666年，英国流行大鼠疫时期。23岁的牛顿从剑桥大学三一学院回到家乡，躲避鼠疫。牛顿在这18个月中， 开始了对于天体运行的研究。牛顿的伟大著作 《自然哲学之数学原理》【6】（下简称《原理》）是在1686年发表的。牛顿为此研究了21年。牛顿研究的动力是什么呢？

牛顿自己是这样说的：我不知道世界会怎样看待我，但我认为自己不过像是在海滩上玩耍的男孩，不时地寻找到一些较光滑的卵石和漂亮的贝壳，并以此为乐，而对于摆在我面前的真理的汪洋大海，我还一无所知。（【6】《原理》，封底）。牛顿的主要任务不仅仅是“揭示宇宙的结构”， 而且是要“解决”如下的一些问题；“在几乎是空无物质的地方有什么。。。？” “我们在宇宙中看到的一切秩序和美从何而来？” （【7】 科恩，13页）。牛顿在《原理》第一版序言中指出，”哲学家们对这些力（自然力）一无所知，所以他们对自然的研究迄今劳而无功，但是我期待本书所确立的原理能于此或真正的哲学方法有所助益“（【6】《原理》，p7）。这里，”哲学家们“的词语是指推行“以太”论的笛卡尔和他的支持者们。牛顿的思想几乎从一开始就沿着与笛卡尔对立的方向形成和发展（【8】科瓦雷-牛顿研究，牛顿与笛卡尔，p88）。牛顿对于经典力学研究的动力，就是推翻笛卡尔的以太论，建立自洽的宇宙力学体系。牛顿研究的动力与火药、枪炮和战争无直接关系。

以太是一个古老的概念【9】,最初是由古希腊哲学家亚里士多德设想的一种“最纯洁”的元素。1644年法国的笛卡尔首先把以太概念引入科学, 提出了“以太漩涡说”。笛卡尔认为, 整个空间充满了一种不可见的、连续的本原物质, 叫做以太，它处于不停的涡旋形状的激烈运动之中。见下图：

笛卡尔假设，宇宙充满以太，而以太中充满涡旋。他把行星的圆周运动、重物的下落都归之于漩涡吸引的结果。太阳的转动在以太中形成宇宙涡旋，涡旋运动带动各个行星运动。但是，要解释地球和各行星的自转，就需假设在宇宙大涡中包含有方向和速度都不同的小涡。月球之所以绕地球运动, 是因为地球周围有次漩涡或较小漩涡。在地面，以太这种微细的物质，不为我们的视觉、触觉，或其他任何感觉所感知，但是它充满地球表面附近及与其相连接的空间。在漩涡中重物趋向中心, 轻物离开中心, 因此, 重物总是落下地面。抛出的石头不沿直线运动，而是沿抛物线向下坠落，是因为石头浮动于这种微细的流体内，随它一同运动。而流体沿抛物线运动，所以石头当然也必定沿抛物线运动。（【7】罗杰. 科次）。

在以太涡旋说之前，人们认为是看不见的天使推动行星运动。以太漩涡说是人类历史上首次试图根据力学原理而不是用泛灵论的观点和神创论去解释自然现象。但是,以太漩涡说无法被观测证实，对现象的解释也不能自恰。彗星的运动轨道是圆锥曲线，其偏心率很大，完全自由地穿过行星区域，不能被涡旋说所解释（【7】罗杰. 科次）。如果行星和彗星物体是由涡旋携带绕太阳运行的，这样的物体以及涡旋中紧挨着它们的部分，必定以相同的速度和方向运动。但可以肯定的是，行星和彗星，当它们出现在天空的同一区域时，运动的速度和方向都不相同。为了解释这一现象，需要假定以太流体在空间局部区区域，以不同的速度和方向旋转。这就是说，同一天空中必须同时存在有几种不同的涡旋，它们相互穿透，作着不同的环绕运动（图4）。但是人们很难想像这种涡旋的分布是客观存在的（【7】罗杰. 科次）。

基于笛卡尔的以太涡旋说建立的宇宙论在当时被广泛接受。但是牛顿认为，笛卡尔的以太涡旋论不能解释开普勒第三定律。牛顿用了20年的时间，推翻了基于以太涡旋说的宇宙论， 建立了以经典力学为基础的宇宙论。牛顿在《原理》第二编第一章，第二章和第三章，针对假设的几种不同的阻力与速度的幂次关系，计算了阻力影响下的涡旋运动。计算结果证明以太涡旋论不符合开普勒的定律。在《原理》第二编第九章命题52的附注部分，牛顿指出：“我之所以在本命题中研究涡旋的特性，目的在于，想了解天体现象是否可以通过涡旋论做出解释，这些现象是这样的，卫星绕木星运行的周期正比于它们到木星中心距离的3/2次幂（开普勒第三定律）；行星围绕太阳运行也遵从相同的规律。如果卫星和行星是由涡旋携带绕木星和太阳运转的，则涡旋也必定尊从这一规律。但是，我们在此发现，涡旋各部分周期正比于到运动中心的平方，该比值无法减小并化简为3/2次幂”（【6】，p248)。牛顿在《原理》总释中又指出：彗星以极为偏心的椭圆轨道运动，自由地通过同一天空中的所有部分，绝非涡旋说可以解释(【6】，总释，p355)。

由以上分析，我们看到，牛顿研究经典力学的背景是，当时大家都相信笛卡尔的涡旋宇宙学。英国和整个欧洲大陆的大学都讲授这个理论，和以它为基础的宇宙学说。牛顿在大鼠疫时期，就已经看出这一涡旋体系的问题，摧毁这一体系，就成为牛顿研究生涯的首要直接目标。牛顿研究的动力，是要证明笛卡尔的涡旋宇宙论不符合观测事实，不符合开普勒的定律。推翻现有的解释天体运动的以太涡旋假说，就可以为牛顿新的宇宙学说开辟道路。牛顿要用统一的力学原因去解释从地面物体到天体的所有运动现象。牛顿的研究，与火药和火炮支持的战争没有关系。不是“炮弹砸到无数英国人脑袋上”，而是大彗星从“无数英国人脑袋上”飞过，直接否定了笛卡尔的涡旋宇宙论，为牛顿创造新的宇宙学扫清了道路（图5）。

2.内容、关键问题和影响

牛顿的《原理》提出了科学研究的范式，即“用数学处理由实验和观测揭示的，并由理性整理外部世界的实际情况”（【7】科恩，p. 57）。牛顿的《原理》提出了”自然力”的概念。之前伽利略研究了运动学，但是，没有讨论自然力的概念。牛顿提出了力学三定律，奠定了现代各种力学的基础，包括流体力学，固体力学，刚体力学，材料力学，电动力学，量子力学等。《原理》的重要贡献是提出了“万有引力”这个概念和词汇，建立了自洽的包括行星运动和地面物体落体运动的宇宙力学体系。现代天体物理的观测发现，相隔巨大的空间范围的行星系团之间，也有引力相互作用。携带遥远天体信息的引力波的概念虽然不是牛顿提出的，但是是在牛顿提出的引力的概念基础上发展起来的。

下面说明，在《原理》中，牛顿如何由开普勒天体三定律和牛顿力学三定律，推导出万有引力定律的（【6】第一篇命题4推论VI）（参看图6）。牛顿首先证明符合开普勒面积定律的运动的星体一定受到向心力的吸引。牛顿把行星绕太阳的圆周运动解析为多个相等时间段的折线。每一折线可理解为沿切线方向的直线运动（Bc）和向心运动(BV=Cc)合成。根据牛顿第一定律，星体应该沿切线方向沿直线向遥远方向运动（图中BCc），因为没有看见有阻挡的物体。但是开普勒第一定律说行星轨道不是直线，而是椭圆。牛顿为了简化，先讨论圆形轨道。为了沿着圆形轨道运动，想象的沿切线运动的星体必须折回来。假定星体在c 点沿平行SB的方向折回，c 点由等式AB=Bc 确定。在下一个时间节点，星体应该出现在C点。这样考虑是为了满足开普勒第二定律。因为，三角形ASB的面积等于三角形BSc 的面积（同高，底边相等），又等于三角形BSC的面积（等高，同底边）。画BV=cC. 我们看到，折线运动（BC） 是由切线运动（Bc）与向心运动（BV）合成的。根据牛顿第二定律，向心运动必定由向心力产生。

牛顿接着利用极限的概念和几何学的知识由开普勒第三定律推导出向心力与半径平方成反比（详见图中说明）。简要说明如下。假定向心力正比于 h (线段BI的长度)。下面再假设一个极限过程，即每一段沿切线方向的折线长度趋近零，于是得到h 与弧长l、与半径r的数学关系。这里，行星在单位时间扫过的弧长正比于半径和反比于周期。然后根据开普勒第三定律，得到向心力与半径成反比。星体受到的向心力，就是太阳的引力。

下面我们讨论，行星受到的的万有引力，是不是地球上的物体受到的重力的问题（【6】第三篇命题4）。牛顿在《原理》【6】的第三篇命题3和命题4中证明了重力就是地球的引力。这证明过程比较复杂。他首先在第一篇的命题45给出了月球受到地球引力作用沿椭圆轨道运动的描述。然后，又在第三篇，命题3，根据月球在远地点区域运动极慢的观测事实，证明了“使月球停留在环绕地球轨道的力，反比于月球到地球中心距离的平方”。这就说明了，月球受地球的引力与行星受到的太阳的引力都是相同的万有引力。下一步，需要证明，月球受到的地球引力产生的加速度与地面上的物体受到的重力加速度是相同的，都遵从同一的与半径的平方成反比的规律。牛顿考察一假设的事件，月球和地面物体都是从速度为零开始下落运行相同的时间间隔，如果月球落下的距离与地面物体下落的距离之比，反比于月球至地球中心距离与地球半径之比的平方，就证明了地球对月球的引力就是地面的重力。牛顿把一分钟内月球在其轨道上扫过的弧对应的高（15又1/12 巴黎尺）看作是，月球在地球引力的作用下在初始一分钟内“落”向地球的距离。以知，月球在朔望点的地心距离是60地球半径。地面物体在重力作用下，初始一分钟“落”下的距离应该是60x60x（15+1/12）巴黎尺，相当于地面物体一秒钟落下的距离是（15+1/12）巴黎尺，牛顿指出后者数值正是惠更斯确认过的。牛顿总结说，“使月球停留在其轨道上的力，在月球落到地球表面上时，变为等于我们看到的重力，所以，使月球停留在其轨道上的力，与我们通常所说的重力完全相同”。这就是万有引力。

前面示出的牛顿关于行星所受向心力与半径平方成反比的证明是对行星圆形轨道做的。到1684年，当时的科学家，哈雷、胡克、和雷恩，与牛顿一起讨论这一问题。哈雷问，对于椭圆轨道如何证明。前面三人都说不知道。牛顿说以前对椭圆轨道证明过，但是手搞找不到了，可以再写出来（牛顿生平【6】）。当哈雷看到牛顿把这一证明推广到椭圆轨道的文章时，就极力劝他写书出版。牛顿在《原理》的序言中【6】，指出，“埃德蒙.哈雷一直敦促我把证明提交给皇家学会”，“在他们善意的鼓励和请求之下，我才决定把它们发表出来”。《原理》由皇家学会正式出版，而出版经费是由哈雷自费资助的（牛顿生平【6】）。这一巨著的出版过程，说明牛顿对经典力学的研究原来没有出版目的，似也没有经费支持。这也证明牛顿的研究与火药和火炮这种需要大量资金的工程技术项目没有关系。埃德蒙·哈雷，是当时英国天文学家和数学家。曾任牛津大学几何学教授，并是第二任格林威治天文台台长。

《原理》的出版震动了整个英国和欧洲学术界。此后，牛顿当选为国会议员，被任命为造币局总监，英国皇家学会会长，受女王册封成为爵士。但是对于《原理》英国与法国的反映不一样。法国人仍然相信笛卡尔的以太涡旋假说，认为万有引力隔空作用很难理解。伏尔泰在《哲学书简》 中说“一个法国人到了伦敦，发觉自己身处一个完全陌生的世界。去的时候还觉得宇宙是充实的，现在却发觉宇宙空虚了。在巴黎，宇宙是由精细物质的涡旋组成的，而在伦敦，人们却一点也不这样看。”（【8】科瓦雷，p18）. 一直等到法国那些怀疑牛顿经典力学的科学家教授过世之后，新一代科学家才一致支持牛顿的经典力学和宇宙论。

我们看到，虽然，《原理》的出版标志着近代科学革命的开始，两世纪之后导致欧洲工业革命。但是，《原理》的出版没有立即产生明显的社会应用。对哈雷彗星轨道的计算可算是一个应用。哈雷与牛顿的计算表明，1682年出现的彗星与1607 年出现的彗星的轨道应当是相同的。即他们是同一颗彗星，其周期为75年。这颗彗星，确实在1758年，1834年，1910年，和1986年回到地球空间。这就是著名的以哈雷名字命名的彗星。再有，《原理》一书中首先解释了海洋潮汐现象，同时指出：引力潮同样会影响大气，就像它影响海洋一样。因此，大气潮汐的概念可以说是牛顿第一个提出来的。但是，当时很难检测出月球引起的大气潮汐。

3.牛顿革命与基于火药的军备竞赛无直接关系

1. 《密码》提出“火药导致牛顿革命”的说法不是首创，欧洲人以前曾经提出过。

《密码》认为“这些欧洲思想家没有意识到或者提及”火药导致牛顿革命（该书第351页）。可是，这不是实际情况。这一说法，在欧洲曾被提出来过，不是《密码》首次提出来的。只是这一看法不被人们接受。亚历山大·柯瓦雷的文章“牛顿综合的意义”（【8】《牛顿研究》P8）指出：“我有时会被告知，新科学是工匠和工程师的科学，是实用的……。这些描述和解释当然不无道理：毋庸质疑，近代科学的发展是以城市的发展为前提的，火器，特别是火炮的发展，显然使弹道学问题受到了重视，航海，特别是通往美洲和印度的航行，促进了钟表的制造等”。我们看到，这些说法，与“密码”的提法是完全一样的。但是，亚历山大.柯瓦雷【8】不同意这些说法。他写道：“我必须承认，我对这些解释并不满意。我看不出所谓“行动的科学”与微积分的发展有什么关系，看不出资产阶级的兴起与哥白尼或开普勒的天文学有什么关系”。显然，弹道学促进牛顿力学发展的观点的困难在于，人们当时没有发现这两者之间的内部联系。

2. 牛顿革命的动力、内容和直接影响都与火药的军备竞赛无关

下面我们考察《密码》的下述论断 “基于火药的军备竞赛直接导致了牛顿经典力学革命”是否符合历史事实。我们先说明一般论证“导致“的逻辑应该是怎样的。要想说明“A 导致B”，首先必须找到A与B的现实的关联事实，然后再进一步找出其因果关系。如果A与B没有关联性，则“A 导致B” 论断不成立。这里“A”代表“基于火药的军备竞赛”，“B” 代表“牛顿经典力学革命”。根据这样的逻辑思考，如果我们说明了A与B没有关联性，我们就证明了“牛顿经典力学革命”不是“火药的军备竞赛”直接导致的。

在本文第2节，“牛顿经典力学研究的背景和动力”一节中，我们说明了，牛顿研究的动力来自他反对笛卡尔提出的以太涡旋宇宙论。牛顿的根据是开普勒基于观测资料总结出的天体运行的三定律，观测资料是第谷长期观测的结果，观测是在由丹麦国王资助的的私人天文台中进行的。我们看到，牛顿的研究动力，牛顿所依据的天体运行规律的发现，都与“基于火药的军备竞赛”没有任何关系。在本文第3节，“内容、关键问题和影响”中，我们介绍了牛顿如何由开普勒天体三定律推导出万有引力定律。牛顿用了几何学和极限概念，这与火药概念完全不沾边。最后，我们看到牛顿没有经费出版他的巨著《原理》，是靠朋友私人资助才出版的。这说明牛顿没有得到与火药的军备竞赛相关的项目的资助。牛顿做这研究完全是由于个人兴趣，并不服务于火药和火炮生产。结论是，牛顿经典力学革命与火药、火炮和战争无关。

3. 牛顿“原理”的发表没有导致即时的火炮弹道应用

《原理》推翻了笛卡尔的以太涡旋假说，建立了经典力学和宇宙力学体系，与火炮和弹道没有关系。牛顿在《原理》书中第二编给出了，在不同阻力假设的条件下计算出的物体运动轨道。但是，这不是针对火炮的弹道计算的。因为，所用阻力是凭空假设的，不是炮弹在实际弹道上受到的阻力。牛顿这些基于假设的阻力的计算结果，是用来否定笛卡尔以太涡旋假说的。在第二篇结尾，命题53 附注第一句话就是否定以太涡旋论的，“行星的运动并非由物质携带”。这一篇的最后两句话则是进一步否定涡旋假说，并预告牛顿经典力学结果，“这使得涡旋假说与天文现象严重对立，非但无助于解释天体运动，反而把事情弄糟。这些运动究竟是怎样在没有涡旋的自由空间中进行的，可以在第一篇中找到答案；我将在下一篇中对此作进一步论述。”

实际上，《原理》并没有对火炮技术产生即时的推动作用。火炮的效果是基于多种技术综合发挥的。由于火炮中的火药爆炸给出很大压力，炮筒铸造要能经受这巨大压力而不爆炸。这要求，火炮装药量适当，炮筒铸造准直度高，炮膛光滑，炮弹与炮膛秘接。否则，会导致炮筒爆炸或者炮弹打不远。这些，当时都是通过实验来解决的，牛顿经典力学的计算帮不了多大忙。对于确定的火炮，只要对不同的仰角各发射10发炮弹，对落点位置平均，即可求出落点距离随仰角变化的表格。通常，炮手会得到使用手册。炮手只需要改变炮筒的仰角，就可调节炮弹落点的距离。因为当时的射程在目视范围之内，炮手可预发几颗炮弹，就可找到最适合的仰角，完全不需要牛顿的力学计算。下面是哈里特（Thomas Harriot, 1560-1621）通过比较当时的实用炮学手册给出的两种小型火炮的射程随角度的变化。

图8、17世纪炮学手册给出的两种小型火炮的射程随角度的变化。【10】文君子 评论 16-17世纪西方火器技术向中国的转移 2021-09-30 15:27:54

我们看到，在45 ° 仰角，两种火炮的射程相同，都是1053 步。如果一步的长度是0.75 米，射程就是是790 米。看来，当时欧洲的火炮的射程还是可观的，而且射程稳定。从30° 到 45°，两种炮的射程都相互接近，相差不超过5米。在牛顿的时代，没有用到牛顿经典力学的计算，欧洲火炮技术，已经靠经验和实验发展到一定的水平了。

4. 是苹果，而不是炮弹，落下来引发了万有引力思想

《密码》的评论文章认为“不是苹果砸到牛顿脑袋上，而是炮弹砸到无数英国人脑袋上，才会产生极致的牛顿力学”【3】。《密码》也在376页提出苹果落地引发牛顿的万有引力思想的故事是“以讹传讹”。

然而文献显示，关于“苹果掉下来引起万有引力的概念”的故事是真实的【11】【12】。证据是这样的。牛顿的老朋友威廉斯图克 (William Stuke) (1687-1765)在他的回忆录中为此给出了可信的信息。他在回忆录中有如下记录。在1726 年 4月15日，斯图克利拜访牛顿。“晚饭后，天气暖和，我们走进花园喝茶，在一些苹果树的树荫下，只有他和我自己。在谈话中，他告诉我，他的处境和以前一样。万有引力的概念进入了他的脑海，这是一颗苹果掉下来引起的的，当时他正处于沉思的心情中”。这个证据，明确给出了谈话发生的时间（1726 年 4月15日，晚饭后）、人员（威廉斯图克和牛顿）、地点（花园苹果树的树荫下）和内容（苹果掉下来引起万有引力概念进入牛顿的脑海），这包括了做为证据所需要的的全部法律要件。斯图克利回忆录中给出的这一信息应该是可信的。科瓦雷【8】在p19的注释4中说，有一个常被历代历史学家视为传说的著名故事说，牛顿的引力思想是苹果落地引发的。这种说法似乎是完全真实的。

我们相信威廉斯图克记载的牛顿84岁时对他说的关于苹果的故事。然而，牛顿当时是回忆他40年之前的思想过程。我们知道，长期记忆是会失真的，记忆需要佐证。然而思想历程的记忆无法佐证。让我们尊重和相信牛顿84岁时对威廉斯图克说的话吧！我觉得这故事是可以理解的。牛顿通过把月球在地球引力下下落的距离与地面物体在重力作用下下落的距离比较，证明了地球的重力就是地球对月球的引力，因而是万有引力。这一比较的想法非常巧妙，有可能是看到苹果落地时想起来的。图9中，左边是有关文章原文，右边是中文翻译。【11】，【12】

图9、牛顿万有引力的想法由苹果落下引起的故事的来源，左，原文献，右，中文翻译

5. 牛顿革命与战争无关

《密码》的346页，指出“如果没有火药-火炮的刺激，无论是经典力学革命还是化学革命，都是不可能发生的。”；又断言，“如果没有基于火药与火炮的大规模杀伤性高频率战争的刺激，经典力学革命和化学革命甚至永远都不可能发生“。

我们看到，牛顿经典力学革命真的是在“没有火药-火炮的刺激”下， 在“没有大规模杀伤性高频率战争的刺激”下发生的。牛顿的宇宙力学体系与火药-火炮、与战争扯不上关系。牛顿的研究过程中没有任何一件具体事务能表明他的研究与火药-火炮有具体的直接的而不是想像的联系。《密码》断言的“不可能发生的” 和 “甚至永远都不可能发生”的事确实发生了。

《密码》376页指出，“其实近代科学从他诞生的第一天起，就是为战争和杀人武器“量身定做”的。科学革命巨匠牛顿本人就是在欧洲大地隆隆炮声中诞生，并在隆隆炮声中去世的，牛顿出生于1642年的圣诞节1727年3约0日去世，享年85岁。期间欧洲爆发过至少44场战争，其中与英国直接有关的就至少有10场“。该书下面列出了这些战争：三场英国内战（1642-1651）、法国-西班牙战争（1635-1659）、英国-西班牙战争（1654-1659）、法国-荷兰战争（1672-1678）、土耳其大战（1683-1699）、九年战争（1688-1697）、西班牙王位继承战争（1701-1714）、英国-西班牙战争（1727-1729）。

《密码》这一段文字，是什么意思，没有说清楚？是说牛顿建立的经典力学是为这些战争和杀人武器“量身定做”的吗？可是《密码》没有给出证据。同时代发生的事件之间并不自然有因果关系。例如，我们知道在某地震发生之前，老王吃了饺子。但是不能断言，那地地震是老王吃饺子触发的。想说明两个事件有因果关系，必须给出其内在联系。《密码》没有指出，哪一场战争的哪一件武器是牛顿制造的？牛顿的经典力学被用去支持了那场战争？被用去“量身定做”制造了哪一件杀人武器？《密码》甚至没有给出证据证明牛顿确实听到了隆隆炮声。

可能是由于哈雷支持和资助了牛顿《原理》的出版，《密码》用了相当的篇幅来描述哈雷的活动，希望能从哈雷的活动找到牛顿力学支持杀人武器的证据，但是没有。《密码》369页写道：“哈雷宣称他应用牛顿理论的法则可以对所有炮兵都适用：不仅可以节省使用的火药，而且可以提高打击的精度”。 《密码》引用的哈雷的这段话，不能说明任何问题。因为，这段话没有引用出处，只是说“哈雷宣称”，没有时间、地点、人物，不可信。再有，这段话本身用了三个“可以”，表明只是对未来的预言，实际什么都没有做。《密码》还指出哈雷提出了炮弹与炮膛的吻合程度的问题，还研究过一艘船在极端天气下运载大炮的方法。但是，这些研究问题都与牛顿经典力学无关。《密码》还提到，哈雷和牛顿都曾研究空气阻力对弹道的影响。得出的结论是，“但是事实证明，炮弹或子弹轨迹的精确的数学描述，几乎是不可能的。因为涉及求解复杂的偏微分方程，和需要准确知道环境参数与其他技术变量等一系列问题”（372页）。

结论很清楚，牛顿发展的经典力学在当时没有为战争 “量身定做” 任何杀人武器。

6. 哲学家罗素被误导

《密码》为了给“火药导致牛顿革命”的错误的论点，寻找支持材料，明显曲解了哲学家罗素的意思。伯特兰・罗素（Bertrand Russell，1872—1970）是英国著名的哲学家、数学家、历史学家和文学家，分析哲学的主要创始人。1920年，罗素应梁启超之邀来北京讲学一年，随后出版了《中国问题》【13】一书。

《密码》在388页，引用了该书中的一段文字：

不幸的是，中国文化中有个缺点：缺乏科学。中国的艺术、文学、风俗习惯绝不亚于欧洲人。……英国后来虽有莎士比亚、密尔顿、洛克、休谋和其它的文学家和艺术家，但是并不能使我们比中国人更优秀。使我们处于优势的是牛顿、波义耳以及后起的科学家，…… 因为他们给了我们熟练的杀人技艺。一个英国人杀一个中国人比一个中国人杀一个英国人要容易。

《密码》接着给出如下结论：“罗素道出了近代科学在西方出现的根本原因和他诞生的时代条件：它从一开始萌芽时，就是为杀人武器服务的，为提高武器的杀人效率服务的，从而是热兵器战争与国家间军备竞赛的产物”。

《密码》这一结论完全曲解了罗素的意思。罗素的意思是以牛顿、波义耳开启的近代科学革命为以后的英国军队增加了战斗力。也就是说，这是科学革命的一个后果，而不是原因。罗素没有说，牛顿的科学革命的目的是为“为杀人武器服务的”。罗素也没有讨论近代科学革命为什么产生的问题。《密码》的结论混淆了科学革命的后果与科学革命的原因，罗素没有说近代科学是“热兵器战争与国家间军备竞赛的产物“。《密码》还混淆了时间。罗素没有说，“从一开始萌芽时，就是为杀人武器服务的”，罗素讨论的是，近代科学革命开始一个半世纪之后，英国的战争能力增进了，这表现在1840年的鸦片战争和1860年英法联军火烧圆明园的战争中。这时间要比牛顿发表《原理》的时间，晚150年。牛顿不可能知道150年之后发生的事。

最后，需要指出，罗素造出的“熟练的杀人技艺” 这一词汇，有明显的贬意。从罗素的《中国问题》【13】一书的相关文字，我们看到，罗素对中国社会倍加赞赏，特别是中国的艺术。罗素认为，英国在艺术方面不比中国强，能比中国强的，就是“杀人技艺”了。“杀人技艺”这一词有鄙视的意思，没有支持的意思。在田瑞雪翻译的版本中【13】，翻译过来的中文词汇是“杀戮艺术”。这个词是与在该自然段开头关于“艺术文学”的讨论是相对应的。罗素的意思是，英国在“艺术文学” 方面不比中国强，但是在“杀戮艺术”方面比中国强。这里，哲学家罗素暗中表达的是对于英国的“杀戮艺术”的鄙视和对鸦片战争中中国被杀戮的人的同情。罗素下面的一句话是：“1856-1860 年，英法联军与中国开战，毁掉了北京附近的圆明园。该建筑内藏珍品，艺术价值相当于威尼斯圣马可大教堂，远在法国兰斯大教堂之上”。由此我们可以清楚的看到，对于英国的“杀戮艺术”，哲学家罗素的道德天平是倾向于中国的。但是哲学家罗素无意指责300多年前的牛顿“是为杀人武器服务的，为提高武器的杀人效率服务的”。

从牛顿经典力学革命的历程，我们看到，牛顿批驳笛卡尔的涡旋假设，建立他的经典力学和宇宙论的依据是开普勒三定律。而开普勒三定律所用数据是来自第谷长期观测的积累。第谷观测工作的天文台是丹麦国王腓特烈二世资助下建立的。这一天文台拥有当时欧洲最好的望远镜，获得了最精确的天球观测数据。我们看到，丹麦王，第谷，开普勒都是有重要贡献的人物，他们分别提供了资金、建台工程，精准数据和正确的分析总结。牛顿在剑桥大学的教授职位，为他提供了长期稳定研究的条件。科学家之间的科学讨论有重要促进作用，哈雷还提供了的多方面的具体帮助，包括建议出版，并出资付出版费用。我在文章【14】提出，现代（近代）科学产生的必要条件是：1. 社会上要有大批的有职业收入的受过研究训练的教授；2. 要有科学研究和交流辩论的场所；3. 要有非功利目的的思想潮流；4. 要有科学共同体组织学术交流；5. 要有政府的经费支持。这五个必要的研究条件，牛顿当时都得到了（获得数据的第谷天文台是丹麦王支持的）。而在中国，当时没有这些条件。这就是李约瑟问题，为什么近代科学没有发生在中国，的答案。

我们看到，这样一个导致近代科学革命发生的巨大成果，在当时没有明显的社会应用，而且只在英国得到承认，得不到法国学术界的承认。牛顿做研究的动力是非功利目的的，是想要理解“我们在宇宙中看到的一切秩序和美从何而来？”。牛顿不可能知道，他的研究在《原理》出版150年后被英国军队用于杀中国人。我们可以判断，牛顿做研究的目的不是为了提高“杀人技艺”。近代科学革命的发生不是为了促进火炮和战争【14】。牛顿力学的广泛应用，是在《原理》出版一两个世纪以后的事了。牛顿在当时就指出对炮弹轨迹的精确描述在当时是不可能的。要想提高火炮的射程和精度，要牵扯到多方面的条件，不是用牛顿的力学单独能解决的。这是一个技术问题。通常技术的进步和技术的创新是建立在综合已知的多项科学成果之上的【15-17】。想用对技术创新的要求，促进纯科学研究的创新，是非常困难的。因为，人们事先不知道哪些未知的科学突破是需要的。纯科学研究应当在大学中结合学生学习科学知识进行，而技术和工程的研究可结合大型工程应用项目进行。

参考文献

【1】 文一，科学革命的密码——枪炮、战争与西方崛起之谜，上海，东方出版中心有限公司，2021年12月

【2】 张维为，科学革命的密码，《这就是中国》第132期：2022-02-13 08:41:16字号：A- A A+来源：观察者网

【3】 汪涛，对科学革命全新视角的解析——读文一教授《科学革命的密码》有感，本文2021年12月11日发表于微信公众号 纯科学，风云之声获授权转载。

【4】 开普勒行星运动定律

https://baike.sogou.com/v5479157.htm?fromTitle=%E5%BC%80%E6%99%AE%E5%8B%92%E5%AE%9A%E5%BE%8B&ch=frombaikevr

【5】 第谷·布拉赫，https://www.doc88.com/p-868119663281.html

【6】 牛顿，自然哲学之数学原理，王克迪译，北京大学出版社，2020年10 月第二次印刷

【7】 科恩，I.B., 牛顿革命，颜峰等译，江西教育出版社，1999年，10月

【8】 柯瓦雷，亚历山大，牛顿研究，张仆天 译，商务印书馆，2021年9月重印，原书，1964年

【9】 笛卡尔的以太漩涡说，发布时间：2019-06-09来源：可可诗词网

https://www.kekeshici.com/

【10】 文君子 评论 16-17世纪西方火器技术向中国的转移 2021-09-30 15:27:54

https://book.douban.com/review/13894095/

【11】 佩尔赛尼尔，"La Pomme de Newton ", Ciel et terre, 53, （1937）,190-193

【12】 L.B. Cohen，“Authentiecity of scientific anecdotes”， Nature，157，（1946），196-197，

【13】 罗素《中国问题》，译者：田瑞雪.

下面是相关的文字。

我想说的是，只有当人们不再觉得乾隆这份敕谕荒谬可笑时，才会理解中国。 罗马人自诩 为寰宇之主，帝国之外疆土对他们无足轻重。乾隆治下疆域比罗马要广 ，人口很可能也更 多。中华帝国与罗马同时崛起，但不仅没有衰亡，还通过战争、同化的方式让所有敌人束 手就擒。中国邻邦除日本外，都相对处于荒蛮状态。而日本是靠亦步亦趋模仿中国，才发 展了自己的文明。亚历山大叹息没有新世界让他征服。他压根就没听说过还有中国这个地 方。而在他叹息时， 距离孔子辞世已有150年之久。所以，跟亚历山大一比，乾隆对世界 的看法还不算荒诞不经。 此外，他对贸易的看法也不能算错。臣民幸福安乐之物，中国样样 不缺，西方强迫中国通商不过是为了一己之利，而能与中国交换的东西仅仅是聊胜于无。

中国的不幸在于，中国文化缺失科学这一面。 在艺术文学、礼仪风俗方面，中国至少可以 同欧洲等量齐观。在文艺复兴时代，欧洲本来就在任何方面都比不过天朝帝国。北京家博物 馆，除了陈列中国精工细制的艺术品之外，旁边还摆着路易十四送给中国皇帝的礼物，希望能打动皇帝，记住他这个“太阳王”的辉煌耀眼。跟旁边的中国东西一比，路易十四的礼物显得花哨俗气、粗糙简陋。英国的确诞生了莎士比亚和弥尔顿，洛克与休谟，以及所有让 文学艺术熠熠生辉的人物，但这并不能表示我们就比中国人高明多少。让我们傲然于世的 是牛顿、罗伯特-波义耳，以及继承他们科学衣钵的人。他们之所以让我们傲然于世，是因为 他们让我们在杀戮艺术方面更游刃有余。英国人杀死中国人要比中国人杀掉英国人更容易。所以， 我们的文明比中国高明，乾隆荒谬可笑。英国人打败拿破仑后，立即着手证明这一 命题为真。中英第一仗，于1840年打响。原因是，中国政府极力叫停鸦片进口。战争以割让香港岛，开放五个通商口岸，供英国、法国、美国、斯堪的纳维亚半岛国家做贸易而终结。1856-1860 年，英法联军与中国开战，毁掉了北京附近的圆明园 [ 3 ]。该建筑内藏珍品，艺术价值相当 于威尼斯圣马可大教堂，远在法国兰斯大教堂之上。

【15】 涂传诒，发展我国基础科学研究的对策建议，“知识分子”公众号，2016年4月13日

【16】 涂传诒， 纯基础研究的目的、经费来源和组织实施，科技导报，中国科协年会专刊 2019 年 6 月 30 日

【17】 涂传诒，读 “中科院解决卡脖子问题靠不靠谱？” 一文与《中国科学报》商榷，pku空间所 公众号，2020年，10月