牛顿的苹果树|大象公会

从牛顿的老家伍斯特索普庄园,到美国、加拿大和华北平原上的大学们,都有那棵苹果树留下的身影。

文|树新蜂

你一定听过两个苹果创造世界的故事。一个是亚当的,一个是牛顿的。

只是那颗用掉落的苹果启发了牛顿的苹果树,后来怎样了?

我们今天就讲这颗苹果树。

The story

故事的开头也许会让你失望。

按标准说法,1665到1666年间,正在剑桥进修的牛顿为躲避瘟疫,回到林肯郡格兰瑟姆附近的老家伍尔索普庄园。

牛顿那些后来产生巨大影响的理论,是在避居乡下这两年里产生的雏形,其中就包括万有引力理论。

引力公式是牛顿还是罗伯特·胡克最先发现?这是桩学术公案,牛顿的手稿和文件被人研究过无数遍,可惜里面从没提到过苹果树。

苹果树的故事是牛顿晚年才开始出现的,早期主要有两个来源。

一个是牛顿的侄女兼助手凯特琳·巴顿和她的丈夫约翰·康杜特,也是后来的皇家铸币局的助手;另一个是牛顿的老乡,古董收藏家兼作家威廉·斯塔克里。

一份被确定为牛顿的侄女婿约翰·康杜特1726年留下的手记,是这样提苹果树的:

当他在花园里沉思时,他想到重力的力量(将苹果从树上拽到地面上)并不仅限于在地球上。实际上,这种力量可以作用于远比这广阔的的多的地方。为什么不能是天上的月亮……

1727年,牛顿去世,伏尔泰撰写的回忆录里,苹果树与万有引力的关系变得明确而清晰:

艾萨克牛顿在他的花园里散步时,看到了苹果的坠落。由此受到启发,第一次想到了他的重力理论。

伏尔泰的版本反过来又被牛顿的侄女凯特琳·巴顿引用,同年,剑桥自然哲学家罗伯特·格林也提到了相同的说法。

牛顿的小老乡作家威廉·斯塔克里的描述就更精确:事情应该发生在1666年的夏末。

该作家很早就为自己要写的书《纪念牛顿爵士》积累素材。他在1725年4月15日的日记上这么写道:

那天我跟牛顿约见于他位于肯辛顿,艾尔伯大楼的宿舍里,他的早饭是煮熟的橘皮……

……晚餐后,天气温和,我们走进花园,在一些苹果树的树荫下喝茶,当时只有我们两个人。在一番讨论之后,他告诉我他怀念起曾经的那段时光,就像重力这个概念的启发一样。当他正在沉思之中时,苹果忽然掉落了下来。

这棵牛顿晚年才出现的苹果树,越到后来细节越丰富。

科学史研究表明,牛顿1687年发表的万有引力定律,其形成和发现是一个漫长的过程,牛顿很可能受过胡克的重大影响。譬如1679年,胡克给牛顿的信中提出,引力应与距离平方成反比,牛顿当时还根本没有想到这一层。

但是,牛顿被苹果启发顿悟,于是有了万有引力,显然是个更有传播性的好故事。

皇家学会档案馆负责人基斯·摩尔认为,显然牛顿本人有意对此进行某种程度上的装点和美化,巧妙利用时间的距离感打磨这件轶事,使其更有传播性。

科学史学者们倾向于否定苹果树与万有引力的关系,但在强大的故事面前,无异于螳臂当车。

故事有了,必须找到那颗树。

The tree

问题是,所有提到苹果树的资料里,都没有明确记载,故事里的「苹果树」特指哪一棵。

关于此树可追溯的最早记载,出现在埃德蒙·特纳于1806年出版的《格兰瑟姆城镇的历史》一书中,第160页的脚注:「这棵树仍然在那儿,并向游客展示。」

埃德蒙·特纳是牛顿苹果树所在庄园的主人——牛顿母亲死后,特纳家族收购了这所庄园,此后直到1980年最后一代家主赫尔伯特·特纳死亡后,庄园归由国家信托机构所属。

1820年,埃德蒙的兄弟查尔斯·特纳绘制了这颗树的图片,展示了这棵树在伍尔索普庄园的相对位置。

不过,画中这棵树已经不完全是牛顿见到的苹果树了。

早在1816年一位姓名不详的作者留下的绘画中,牛顿的苹果树已经腐朽不堪,奄奄一息。

更不幸的是,1817年夏这棵树被大风雨中吹倒。当时11岁的Mr.Richard Walker在校长带领下,和同学们伍尔索普庄园并收集了一些残骸作纪念。

这些残骸被Walker的后人捐赠给皇家天文学会。2012年的太空计划中,它们被带上天,由此表达对牛顿万有引力的敬意。

有趣的是,今天被广泛认同的牛顿传记作者大卫·布鲁斯特爵士,其实是苹果树故事的反对者,但他也加入到牛顿苹果树的寻访中来。

布鲁斯特在1831年写的《艾萨克牛顿爵士的一生》及其随后的扩增版中提到:

彭伯顿(Pemberton)和惠斯顿(Whiston)都没有从牛顿听说过关于他最开始如何发现重力的故事,当然也就没有那颗落下的苹果。但是,牛顿的侄女凯瑟琳·巴顿像伏尔泰提过。皇家学会主席马丁·福克斯也向格林先生提到。我们在1814年去参观伍尔索普庄园时看到了那颗苹果树,并摘下了其中一部分树根。这颗树腐烂的太多,以至于1820年就倒塌了……

幸运的是,苹果树的根系并没有腐朽,主体部分仍然健在,在原本的残骸上又生长出新的树并茁壮成长。

1830年,布鲁斯特再次来到伍尔索普庄园,他绘制了地图并标注了树的位置。尤其重要的是他们留下了这样一个重要结论:

尽管牛顿没有具体说明他观察到的是哪一棵。如果事实确实如他所说,当时正在这个庄园里沉思,那么这颗苹果树就是唯一的可选答案。

既然树已经钦定,故事就要进一步完善了。

来自约克大学的基辛教授由此收集整理出一条可供参考的「重力树」发展线。并以此确立它的身份问题。

1665~1666年牛顿在伍尔索普庄园躲避瘟疫。在花园里漫步时,撞见苹果落下并建立重力理论雏形。

1721年作家威廉·斯塔克里拜访伍尔索普庄园并留下一份草图。

1797年J.C.Barrow(1782~1802)受委托画了一组关于庄园的画。图中标注了苹果树在庄园的相对位置。

· 1816~1820年

苹果树由于持续腐烂导致倒塌枯死。所幸的是根基还在,老树发新芽。

最后,庄园的主人特纳兄弟将一部分苹果树的残木做成了椅子。

· 1977年摄于Rochford Hall/Private collection

现在,牛顿的苹果树来龙去脉算是交代得清清楚楚了。

但按英国人对谱系的一贯认真,牛顿的苹果树不应到此结束。

转世苹果树

那株苹果树的残骸上又长出新的植株,人们认可那是牛顿苹果树的后代。

· 摄于1927~1940

1939年,伍尔索普庄园的所有者克里斯托弗·特纳向邻居提及,附近的贝尔顿公园里有牛顿苹果树的后代。

牛顿的苹果树实际上是一种名为「肯特之花」的稀少品种,15世纪才被发现,由于比起18世纪后期的改良品种口感不佳,被迅速淘汰。

临近伍尔索普庄园的贝尔顿公园里的肯特之花,自然会被认为是从庄园里传出来的。

这些散落的牛顿苹果树的后代被东马林水果研究站的工作人员带回栽培。现今市场上出售种植的「牛顿的苹果树/肯特之花」大多是由这里提供的。

你高价买来的牛顿苹果如果长这样,它肯定是假的:

真牛顿苹果必须是长成这样:

而且一定不能好吃。

庄园在特纳家族手中时,牛顿苹果树被维护得很好。

这张摄于1978年的照片,可见牛顿苹果树作了大幅度的枝条修剪,更接近早期描述的牛顿树只剩两个分叉主干的形貌。

如今,伍尔索普庄园连同其所包含的所有东西都归英国国家信托机构所有并管理。

从摄于1998年的照片上可见,人们剪掉了果树左边巨大的分叉,特地仿照查尔斯·特纳在1820年描绘的图来修正树的造型。

这颗树长得越来越像接近1820年的那牛顿苹果树了。

问题是,长得像完全有可能是特型演员,必须拿出有说服力的证据才笃定。

学者和专家们对这棵树做了树轮年代学和放射性碳检测,以及基因追踪。

年轮分析由于缺少足够信息建立可供参考的数据坐标点位,项目结果失去可供参考的价值。

而放射碳检测对1978年采集的样本的分析结果显示,树干的核心区的确起源于1810年至1820年前后。这个结果与1820年的特纳兄弟所提供的陈述,和1830年大卫爵士所提供的资料能够形成互相印证的作用。

而基因追踪,除了要考量新老树的身份统一性问题外,还要考察它与子孙间的亲缘问题。

由于从1830年大卫爵士所保留的部分枝条残骸和皇家天文学会所存的Walker学士所捐赠的残骸上上提取DNA的过程目前还未成功,而特纳兄弟用苹果树残骸制作的椅子又已被收为私人藏品。

想要获得苹果树「重归新生」前的DNA样本并不容易。

不过,急切的美国人顾不上这么多。

1942年,伍尔索普庄园迎来一批特殊的美国朝拜者。

Kew Garden派遣专员来庄园内采集枝条并带回美国嫁接,转世的牛顿苹果树开枝散叶开始落户大洋彼岸。

在美国的MIT、哥大等名校校园内,你很有可能看到一个秀丽的小庭院,院内有株独占空地的小树,旁边有碑:

牛顿的苹果树。

这是凯斯西储大学的牛顿苹果树:

这是内布拉斯加大学的牛顿苹果树:

基因追踪表明,美国人带回的果树,与东马林水果研究站是匹配的。

不过,有时也会出些意外。

加拿大国家研究委员会(NRC)有两颗「牛顿苹果树」,一棵是1961年与英国国家物理实验室用枫树交换而来,另一棵则是1962年由Kew Garden提供。

两棵树1990年前后开始枯萎,为了续命,研究人员插穗嫁接重新种植,或许是嫁接环节出了纰漏,后来发现与东马林所持的样本基因不匹配。

故事并没结束。

如果你对牛顿苹果树心生敬仰,不必远飞重洋前往朝拜。

天津大学校园里就有一颗牛顿的苹果树。

千万不要以为天津的就是假货。

2007年天津大学校长龚克亲自跑到英国伍尔索普庄园,从庄园代表Susan Haimes手中接过枝条并在国家信托的见证下签署了《英格兰伍尔索普庄园「牛顿苹果树」枝条捐赠协议》,血统百分百纯正。

揭牌仪式非常天津。

北航校园里也有一颗。

不过,它的名字叫「阿波罗苹果树」,

它是阿波罗10号将Kew Garden所拥有的牛顿苹果种子带入太空飞行1周后回到地球留下的后代,算起来是第四代。

论血统辈分,还得数天津大学的牛顿苹果树最大,真正的「一代」(分身)。

参考资料:

[1]De Voltaire F.M.A. An Essay Upon the Civil Wars of France extracted from curious manuscripts. And also upon the Epic Poetry of the European Nations from Homer down to Milton, 1727.

[2]The Principles of the Philosophy of the Expansive and Contractive Force, or an Enquiry into the principles of the Modern Philosophy, that is into the General Chief rational Sciences, 1727

[3] John Conduitt (Keynes MS 130.4) King’s College Library, Cambridge, 10 - 12.

[4]The Sir Isaac Newton Apple, Tallents, S. Royal Horticultural Society Fruit Year Book, (London: Royal Horticulture Society), no. 9, 1956.

[5]The history of Newton’s apple tree. Contemporary Physics, 1998, volume 39, number 5, pages 377 ± 391

[6]Article from Spectrum - A Newsletter for Alumni and Friends of the Department of Physics and Astronomy of the University of Nebraska Lincoln 1991 Fall

[7]J.L. Heilbron, Electricity in the 17th and 18th Centuries: A Study of Early Modern Physics (Berkeley: University of California Press, 1979), 180.

[8]Thomas Birch, The History of the Royal Society of London, … (London, England: 1756), vol. 2, pages 68–73; see especially pages 70–72.

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