哈雷与牛顿

哈雷十分热爱生活，他为人正直、诚恳、热切而且极富幽默感。他和伟大的物理学家、天文学家、数学家牛顿（Isacac Newton，1642—1727）是同时代人。两人之间有着不寻常的友谊。他们在天文学乃至自然科学其他领域的携手合作、取得了令世人瞩目的成就。尤其令人难忘的是，在哈雷的无私支持下，牛顿点燃了自然科学中最明亮的火炬——发现并证明了万有引力定律及出版了科学巨著《自然哲学的数学原理》。

著名数学家拉格朗日曾评价说：“牛顿是最幸运的，宇宙体系只能被发现一次。”就是在牛顿这“最幸运”的发现中，包含着哈雷的巨大功劳。

1666年，英国发生了大规模的瘟疫，牛顿为了躲避而住在家乡。一天，牛顿在散步时偶然看见树上的苹果向地上坠落。这件再平常不过的事情却使牛顿陷入了深深的思考，曾经朦朦胧胧的产生过的引力思考再次出现在脑海中。他认为，物体之间相互吸引，地球上所有对苹果的吸引力的合力是向着地心的，所以苹果才向着地心落下。

牛顿把这个问题推广到宇宙间。地球和月球之间虽然相隔地球半径60倍的距离，但二者仍然应该是以引力相互作用着。但是，月球为什么不像苹果一样掉到地球来呢？唯一能够解释这一问题的答案是月球在不停地绕地球上运动着。如果月球暂时停止运动，它将会毫无疑问地落向地球，引起一场大灾难。这就是牛顿提出万有引力定律的初始想法的过程。但是，完成这个定律的证明及出版有关著作却并不是一帆风顺的，是哈雷从中起了决定性的作用。

牛顿以月球与地球之间的相对运动作为研究基础，并发现二者之间的引力符合平方反比规律。但是他还没有找到一个较好的计算有限体引力的方法。因此，研究被搁置下来。

就在牛顿进行这些研究的同时，哈雷及其他学者也在进行这方面的研究。1684年1月，哈雷邀请了两位学者在伦敦会面，讨论这类问题。这两人是物理学家胡克（Robert Hooke，1635—1703）和天文学家雷恩（Christopher Wren，1632—1723）。他们不但想到了而且讨论了引力和距离平方成反比递减的问题。但是，历时两个月的讨论还是没有找到能证明其正确性的令人信服的依据。

夏天来了，火热的天气使得年轻的哈雷焦躁万分，天体间的引力问题仍未理出头绪，茫然中，他想到了牛顿。这位在物理学、天文学和数学方面颇有建树的学者，也许会给他以启发。于是，哈雷在夏末的8月离开伦敦，前往剑桥大学向著名的牛顿登门请教。

牛顿长哈雷14岁，对年轻哈雷在天文学方面的建树颇为赞赏。他热情地欢迎哈雷的到来，两人就引力与距离的关系问题展开了讨论。

哈雷向牛顿求教：“假设一个行星受到太阳以和距离平方成反比递减的力的吸引，那他是以怎样的曲线运行呢？”

牛顿轻快而又明确地回答：“椭圆”（严格地说应该是圆锥曲线，即椭圆，双曲线或抛物线，造成这种不精确解释的原因可能是牛顿在当时对事情的真相也不十分明确）。

牛顿的回答使哈雷目瞪口呆，又惊喜万分。他的疑问简直就像一层纸，让牛顿轻而易举地一捅就破了。他问牛顿得出这个结果的根据是什么，牛顿答道：

“我是计算出来的”。

哈雷当即向牛顿表示祝贺，同时希望能得到这份计算，牛顿爽快地答应了哈雷的要求。但是，他翻遍了纸堆中的文件，却找不到那份极为重要的计算。连他自己也说不清究竟放在哪里了，但是他答应哈雷，稍后会将这份计算寄给他。

牛顿是位治学严谨而又信守诺言的人，在哈雷离开后，他重新着手计算，发现原来的计算还存在一些问题。在用新的假设和方法进行精确的计算后，于1684年11月将计算结果寄给了哈雷。

哈雷看到牛顿的计算结果后，非常敏感地意识到它的重要意义。于是，他马上动身再次来到剑桥大学拜访牛顿，两位学者彻夜长谈，哈雷说服牛顿尽快整理和发表这份以数学方法写成的研究成果。牛顿愉快地接受了朋友的热心劝告。

回到伦敦后，哈雷主动为牛顿的成果向皇家学会登记备案，为牛顿获得这一成果的优先发明权奠定了基础。

1684年12月10日，皇家学会发出通告：哈雷先生于不久前到剑桥大学拜访牛顿先生，牛顿给他看了一份令人瞩目的论文《论运动》并根据哈雷先生的要求答应报呈皇家学会，以便如他所说的登记备案。

牛顿关于《论运动》的论文，实际上是他写出自然科学领域最伟大的著作《自然哲学的数学原理》的前奏。牛顿在哈雷第二次拜访之后，即1684年底就着手撰写他的大作。但是，这部巨著的形成无论是在内容上和方法上，还是在数学方面都遇到了极大困难。

牛顿在写作过程中，经常就一些疑难问题与哈雷进行通信式的讨论。毫无疑问，哈雷也应该算是这部不朽著作的撰写人之一，而不仅仅是发起人。此外，在巨著的手稿完成之后，哈雷还为本书观点的发明权之争及出版费用问题做出了艰苦的努力。

上文提到的学者胡克也是一位很有权威的物理学家，当时他任英国皇家学会干事。他也在潜心研究引力问题，而且已经到了成功的边缘。1684年，胡克出版了一本关于引力问题的专著。但在当时，他还没有办法对自己提出的观点进行严格的数学论证。也有人说，胡克在与哈雷讨论有关引力问题时曾经说过，他已经能够对引力定律做出证明，但是现在还不想公开，他要等别人碰得头破血流，都失败了才肯公布自己的证明方法。这种说法虽然难以证实，但在牛顿发表《自然哲学的数学原理》一书时，确实与胡克发生了关于引力定理发明权的激烈争吵，胡克曾直言不讳地指责牛顿剽窃他的研究成果。在争执白热化的时候，胡克拒不参加皇家学会的一切会议，而牛顿也只是在别人的再三劝说下，才将引力问题的研究继续进行下去。

哈雷是牛顿的朋友，也与胡克交往颇深。在两人的争执当中，他一直站在公正的立场上进行评说，不为私人感情所左右。他坚持认为，牛顿的功绩恰恰在于他用数学的方法证明问题，而胡克正是在数学论证方面无所作为。所以，牛顿是引力定律的发明者是无可非议的。

在哈雷第二次拜访之后，即1684年底，牛顿开始写作《自然哲学的数学原理》，他用16个月的时间完成了该书的第一篇，送呈皇家学会。第二、第三篇直到1687年春才全部脱稿。随后即将书稿寄给哈雷，由他进行了细致的审阅和勘误。然而这部著作实在是命运不济，书稿虽然完成了，出版问题又像一堵墙一样横在了牛顿面前。

1687年，英国皇家学会正在准备出版法国学者维鲁格比的巨著《鱼的历史》，用去了很大一笔经费。恰在这时，胡克提出的发明权问题又搅得沸沸扬扬，他在牛顿这本巨著的出版问题上又设置了许多障碍。在这种形势下，皇家学会压下了牛顿的原稿不予付印。

当时，哈雷担任《哲学学报》编辑与皇家学会秘书。针对这种情况，他挺身而出，为牛顿据理力争，为科学与真理而仗义执言。他决定用自己1687和1688两年的薪水来垫付《鱼的历史》一书的出版费用。哈雷的义举得到了许多知名学者的高度评价。皇家学会在这种形势下重新考虑了牛顿著作的出版问题，同意了哈雷的意见。牛顿划时代的巨著《自然哲学的数学原理》历尽波折，终于在1687年仲夏出版，并很快就销售一空。

在过后的一年多当中，哈雷的经济状况十分拮据，而皇家学会也因经费困难而无法偿付他每年23千克的年薪，只给他50本《鱼的历史》以物抵钱。可是这本书很难出售，直到1690年后，皇家学会才付清所欠哈雷的薪水。

牛顿深深感激哈雷公正无私的支持和热情友好的帮助。在这本巨著的前言中，牛顿对哈雷作出了如下评价：

“埃德蒙·哈雷是目光敏锐、博学多才的学者，为本书的出版付出了艰辛的劳动。他不仅为勘误和制版操劳，而且从根本上来说，他也是鼓励我撰写本书的人。因为正是他要我把这项论证呈报皇家学会，而皇家学会的作用则是鼓励我，要求我，使我开始想到去撰写这本书。”

著名数学家代·摩根说：“要是没有哈雷的帮助，牛顿的巨著不可能问世，牛顿也不可能为世人所熟知。”