牛顿是“发现”还是“发明”了万有引力？

　　有三个人搭乘火车，在英国的原野上观光，一个人是工程师，一个人是物理学家，一个人是数学家。经过一处乡村，三个人看到窗外草地上站着一只黑色的羊，一动也不动。工程师首先惊讶开口：“没有想到英国的羊是黑色的！”物理学家说话了：“我必须要纠正你，你应该说，你所看到的这一只羊是黑色的。”数学家说话了：“我必须要纠正你，你应该说，你所看到的这一只羊，这一边是黑色的！”

　　三个人里面，数学家最严谨而周延，他的信念就是科学工作者所遵守的原则：只能就自己所观察到的部分做出结论。虽然我们从来没有看过一只羊，一边黑色，一边白色。

　　我在课堂上会问同学：“在渺无人烟的深山里，一棵大树倒下，会不会发出声音来？”多数同学举手说会，但结果只会怅然发现，这根本不是一个“科学”问题！“渺无人烟”的前提已经告诉我们，没有“观察”或“实验”的可能，但从伽利略以降，“亲身观察”和“动手实验”已经成了科学发展的主流，所以即使以前倒下的一千棵树都曾经发出巨响，但这不能保证第一千零一棵树会产生同样的现象。科学只能“归纳”，不能“演绎”，理论上可以提出无数可能，但最终还是要以实验来做出结论。

　　橙子绕太阳 一样要365天

　　自然界的客观“事实”永远存在，人们靠着长年努力，不断提出“理论”来解释这些“事实”。但是随着科学发展，用来描述“事实”的“理论”常常需要汰旧换新，最明显的例子，就是牛顿所提出的“万有引力”。我在课堂上问：“牛顿是"发现"了万有引力，还是"发明"了万有引力？”百分之九十的学生会举手说“发现”，另外百分之十的学生不见得知道正确答案，只是觉得老师的问题太过简单，话里一定有诈。

　　牛顿说，地球绕着太阳转是因为两者之间有“万有引力”。但如果移开了地球，剩下太阳光杆一个，那是否还有“万有引力”？今天物理学家逐渐用更周延的“时空曲率”来包容“万有引力”的概念：太阳的存在，造成了它周遭“时空曲率”的改变，任何天体接近太阳，就只能沿着这个改变了的“时空曲率”运行，这也就是今天我们看到的行星轨道。的确，地球绕太阳一圈要三百六十五天，把地球移开，同样位置换上一棵橙子，绕太阳一圈也要三百六十五天。“时空曲率”的改变，让天体运行在表象上看起来就是“有力”！

　　另一个更明显的例子就是两个人划船，分别从台湾和夏威夷前往南极，最后会在南极碰头。两个人在茫茫大海中，看不出地球表面的“曲率”，只会觉得两船越来越近，自然会做出结论：两船之间有“引力”相吸！其实只是因为他们所航行的表面不是平的。

　　思考太周延 失去冒险的乐趣

　　但是理论的提出和筛选，也会让“诡辩”出现。公元前四百五十年希腊哲学家季诺所提出的诡辩，告诉我们特洛伊战争中的英雄阿基利斯(就是布莱德彼特啦！)，在赛跑中永远无法追上一只先他出发的海龟；这个诡辩的另一个版本，是“飞驰的箭永远无法抵达终点。”因为一枝箭要射到红心，需要先经过旅途的一半，然后还要经过剩下旅途的一半，还有一半的一半…，有无数个一半在前面等着，因此这枝箭永远无法射到靶上！

　　科学的进展是让我们对自然环境的了解更清楚，解释更周延，但是思考太周延，就有可能失去了冒险犯难的乐趣。一个物理学家和一个数学家，看到长廊彼端站着一位风姿绰约的女子，物理学家想上前搭讪，数学家摇摇头：“根据季诺的诡辩，我们永远也到不了她站的位置。”物理学家说：“不要紧，只要够近就好了！”

　　(摘自台湾《联合报》 作者：孙维新 台大物理系与天文物理研究所教授) (来源：中新网-华文报摘)