300 年來,我們可能一直誤釋牛頓第一運動定律

作者 | 發布日期 2023 年 09 月 15 日 14:10 | 分類 科技史 , 科技教育 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
300 年來,我們可能一直誤釋牛頓第一運動定律


1687 年,牛頓用拉丁文寫下概述宇宙物體運動的三個定律,後世詳細翻譯、轉錄、討論,但據某數學哲學家說法,我們對牛頓第一運動定律的解釋可能略有錯誤。

數學家安德魯·默特(Andrew Motte)1729 年將牛頓(Isaac Newton)第三版運動定律拉丁原文翻成英文,最終成為後世引用源頭,無數學者依此翻譯將牛頓第一運動定律(Newton′s first law)解釋為:除非物體受任何外力干涉(如拉或推),否則物體會永遠以勻速直線運動(運動速度不變)或保持靜止,這種運動狀態不變的性質也稱為「慣性」。

但維吉尼亞理工大學數學哲學家 Daniel Hoek 發現,「物體沿直線運動,除非有一力迫使它們改變方向」的主流翻譯,似乎衍生出問題:宇宙每個物體都受外力作用,嚴格來說,不受外力作用的物體根本不存在,沒有任何東西處於完全穩定的勻速線性運動,假如宇宙沒有這種物體,為什麼牛頓會寫出不受外力作用的物體定律?

其實亨利·龐加萊(Henri Poincaré)、亞瑟·愛丁頓(Arthur Eddington)等著名物理學家也曾就這問題寫過文章,但哲學家也為牛頓提出各種各樣「藉口」。

但 Daniel Hoek 認為牛頓是位邏輯極其清晰的思想家,也會謹慎選擇措辭,於是他重新檢視各種檔案,結果有了不同發現。

牛頓的拉丁原文,Andrew Motte 翻譯忽略了一個詞:quatenus,意思是「範圍內」。為了強調這點,牛頓還用非常有說服力的例子闡述第一定律:一個旋轉中陀螺各部分透過內聚力不斷將彼此從直線運動拉回,它不會停止旋轉,除非被空氣阻滯。

也就是說,陀螺各部分並非不受外力,顯然也不會沿直線移動,但運動狀態僅在施加的力迫使它改變範圍內改變。對 Daniel Hoek 來說,他就不會描述物體沒有外力作用下如何保持動量,而是物體動量每次變化──顛簸、傾斜、轉向、衝刺等──都是由外力造成。

但因 quatenus 遭忽略,於是翻譯也些微變調,Andrew Motte 是在牛頓去世兩年後出版牛頓運動定律英文版,可以說 Andrew Motte 高機率在牛頓不知情或未經許可下編譯,科學家的第一定律誤讀也因此根深蒂固,未注意到原文與翻譯的差異。

普通人可能認為這只是語義不同,Daniel Hoek 也承認重新解釋並不會改變物理學,但仔細研究牛頓著作就可釐清這位先驅數學家想法,也能讓行星、恆星、其他天體等都受到與地球物體相同的物理定律控制。

新論文發表於《Philosophy of Science》期刊。

(首圖來源:Pixabay