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最近更新:2022-01-06

【文化艺术】 〔日〕大野诚 | 牛顿的苹果树

作者: 来源:社科文献出版社·人文万象
发布于 2021-10-25 浏览量:49


 


一、纪念树的普及



    日本各地的小学、初中、高中、大学、农业试验场、植物园、公园、果园等地都随处可见明显是外来树种的“牛顿苹果树”。据笔者粗略估计,至少有500棵。“牛顿苹果树”在日本被如此广泛种植,并非因为其果实美味,而多是为了培养孩子们的“科学之心”。当然,这种苹果在原产地英国也并非用来生吃,而是用来制作苹果派。其树种名为“肯特之花”,具有果实易掉的特征。


    本文主要从以下几个部分阐明这个树种成为科学纪念树的背景。

    

    首先,概述其传入日本的始末。


    其次,从两个问题入手,来看树种输出国——英国的情况。第一个问题是让这个树种成为纪念树前提的“牛顿与苹果的故事”的真伪之辨。众所周知,牛顿是看到从树上掉落的苹果而获得了关于万有引力的灵感的。若这个故事为假,那么作为纪念树的“牛顿苹果树”则无法成立,而且这个故事也被普遍认为是没有根据的“逸事”。因为这个问题与纪念树是否成立直接相关,因此有必要查明其真相。第二个问题是,假设这个故事是真实存在的,那么牛顿所看到的那棵苹果树后来命运如何?那棵树与现在日本所栽培的“牛顿苹果树”之间又有何关联?


    最后,笔者将考察那棵树是从何时开始,又是如何成为科学纪念树的。



二、传入日本



    目前日本栽种的“牛顿苹果树”除了极少部分从美国购入,大部分源自东京大学理学部附属(小石川)植物园栽培的一棵苹果树。全国各地的苹果树或是直接从植物园的这棵树上截取幼枝进行嫁接,或是在嫁接长大的树上再次嫁接栽培,如此顺推,除了砧木,在遗传学上与小石川植物园的树种完全相同的树种得以遍布全日本。因此,如果小石川植物园的树种是真正的“牛顿苹果树”,则日本各地的树也是真正的“牛顿苹果树”。那么,小石川植物园里的“牛顿苹果树”是如何被引进日本的呢?其经过如下。

 

苹果树1.png

小石川植物园的“牛顿苹果树”


    1962年秋,英国国立物理研究所的所长戈登·萨瑟兰赴日本参加“国际纯理论化学与应用化学联合会”的执行委员会会议,在招待宴会上他把带来的牛顿苹果作为“土特产”赠送给时任日本学士院院长的化学家柴田雄次。后来柴田把从这个苹果中提取的两颗种子,分别委托给横滨市的园艺家铃木吉五郎和神奈川县园艺试验场进行培育。其中,铃木培育的种子在1963年4月发芽并顺利生长,但在1973年枯死。与此同时,萨瑟兰也在积极准备向日本赠送嫁接苗的事宜,因为他考虑到,从种子里培育出来的苹果树虽然也是“牛顿苹果树”的子系(至少继承了母方的遗传基因),但有可能会与其他品种苹果树的花粉受精,那么将这样杂交得到的树种称为“牛顿苹果树”是有问题的。所以,萨瑟兰准备了直接从真正的“牛顿苹果树”上通过截取幼枝嫁接得到的树苗,该树苗于1964年2月运抵日本。这是经伦敦邱园的专家确认,与“牛顿苹果树”同为“肯特之花”的树种。然而,送来的树苗染上了病毒,在横滨植物防疫所大和隔离园停留了一年之后才拿到特别许可,得以在小石川植物园内进行隔离栽培。1979年终于成功地完成了去病毒化,1981年1月开始在小石川植物园向公众开放。从此,每年从这棵树上获取的嫁接苗在全国各地开枝散叶。

 

苹果2.png

由种子发芽长成的“牛顿苹果树”

(资料来源:种子栽培出的苹果树登上NHK的人气节目《我的秘密》时的场景)



三、英国的情况

 


(一)“牛顿与苹果的故事”及其真相

 

    “牛顿苹果树”之所以能成为纪念树,源于以下故事,即1665~1666年,瘟疫流行,剑桥大学被迫关闭,牛顿回到故乡——伍尔斯索普庄园,看到自家院子里从苹果树上掉落的苹果大受启发,从而获得了关于万有引力的灵感。这个故事因缺乏根据而被认为是“逸事”,而且牛顿本人在其公开发表的书和论文中对此事也只字未提。如此一来,这个故事到底是为便于孩子理解万有引力而虚构出的“逸事”,进而被误解为理论来源的灵感,还是“无火不生烟”,故事原本就起源于牛顿呢?

 

苹果3.png

位于伍尔普索斯庄园的牛顿老家及苹果树,这颗苹果树曾入选“英国50名树”。

 

    关于这个问题,可以在第一部真正的牛顿传记中找到线索。物理学家、数学家大卫·布儒斯特曾在1855年出版了两卷本的牛顿传记。该书运用了当时不为人知的牛顿手稿资料,可以说是一部真正意义上的传记。传记的正文中记载了大约在1665年牛顿从掉落的苹果中获得了万有引力灵感的事情。但他在注中也特别提醒,这个故事在牛顿的嫡系学生亨利·彭伯顿与威廉·惠斯顿分别写给牛顿的追悼文中均没有相关记载。书中还写道,“牛顿与苹果的故事”,一是由牛顿的侄女凯瑟琳·伯顿(之后的康杜伊特夫人)传给伏尔泰的;二是由牛顿担任皇家学会会长时,时任事务局局长的马丁·福克斯传给罗伯特·格林的。之后伏尔泰和格林分别把这个听来的故事写进了各自的著作。也就是说,牛顿把发现万有引力的经过告诉了自己的侄女和在学会活动中并肩努力的亲密之人,再经由他们告诉其他人。这一过程也被写进了书中并广为人知。如此,苹果的故事正是来源于牛顿本人。为进一步弄清真相,笔者又研读了最近出版的《牛顿传》的手稿史料集,得知牛顿晚年与其侄女夫妇住在一起,侄女的丈夫约翰·康杜伊特在铸币厂任职,牛顿是其上司。他很尊敬牛顿,为了有一天能给牛顿写传记,他把从牛顿那里直接听到的回忆都记录了下来。原稿中写道:1665年,因鼠疫而隐居在自己家里的牛顿构思出了与万有引力有关的理论体系(看到掉落的苹果,他获得了关于万有引力的最初灵感)。


    括号内的部分是康杜伊特自己添加的,它明确记载了牛顿是从掉落的苹果中获得万有引力的灵感的。该史料集中还收录了威廉·斯图克利的手稿,与康杜伊特一样,他也是为了写牛顿传记而在牛顿在世时就着手收集资料。牛顿去世前一年的1726年4月5日(旧历),他来到肯辛顿的牛顿家中拜访,就当时的情形,他写道:“晚餐后,天气很暖和,我们来到院中,坐在苹果树下喝茶,当时只有我和他两个人。我们聊了很多,他告诉我:‘万有引力的想法浮现在脑海时,恰好和今天的情形一样,我坐着看到忽然掉落的苹果,不禁自问:为什么苹果总是垂直掉落到地面?为什么苹果不是横向或向上而总是朝向地球的中心……’”


    斯图克利的这段记述表明苹果的故事是牛顿自己讲的,但并没有涉及牛顿是在何时何地看到的掉落的苹果。不过,从康杜伊特的记述和牛顿的嫡系弟子彭伯顿的史料中可以清楚地知道,万有引力灵感获得的时间和地点是1665年的伍尔斯索普庄园。可见,牛顿给自己身边的康杜伊特夫妇、福克斯、斯图克利等这些相互并无交集的人讲的往事就是“牛顿与苹果的故事”了,而故事的来源恰是牛顿本人。但同时必须指出的是,牛顿从掉落的苹果中得到的启发,只不过是他此后持续了至少四十年的万有引力研究的第一步。这也是人类第一次认识到使苹果掉落的力与月球被地球吸引的力是同一种力。虽说仅仅这个认识就相当重要,但牛顿推导出万有引力定律(即两个物体之间万有引力的大小与物体的质量成正比,与两个物体之间距离的平方成反比)却是约20年后的事情了,因此牛顿当时应该还没有想到万有引力的本质为何。


    牛顿的万有引力概念的形成可以分为几个阶段:

(1)从苹果落地联想到“地球上的力学”和“宇宙间的力学”的统一;

(2)在《自然哲学的数学原理》(1687年出版)中明确给出数学公式(万有引力定律)及其证明过程;

(3)对基于以太假说的机制论进行了短时期的研究;

(4)《光学》(1704年出版)的“疑问31”中刊载了作为动能原理之一的万有引力。


    对于拥有数学才能的牛顿来说,(2)似乎并不是我们所想象的那般困难的事情,经过了近40年的奋力研究之后的(4),对于牛顿来说仍然没有明确产生引力的真正原因。所以,牛顿晚年回忆起自己的研究时,能给他留下深刻印象的应该是迈出第一步的(1)吧。


    此外,关于“牛顿与苹果的故事”,有位名叫怀特的记者在最近出版的《最后的炼金术士:牛顿传》中主张这是牛顿为了掩盖真理而编造出来的故事。牛顿在学术生涯的晚期花费了大量时间研究炼金术和神学,他认为真理应隐藏在古代先知的智慧中,是普通人所不能知晓的。为了掩人耳目,他首先把这个编造的“牛顿与苹果的故事”讲给身边的人听。炼金术士的群体有“隐秘之术”的传统,绝不会公开自己发现的真理,即使要传给后代也仅限于极少数的弟子,并且要使用暗号和象征符号。作为“炼金术士”的牛顿很可能就遵守了这一传统。但是,牛顿在公开发表并出版的两部主要著作——《自然哲学的数学原理》和《光学》中,不也揭示了真理吗?因此怀特的论点只能看作一种假设,而且他自己也并没有给出证据。


(二)牛顿苹果树的谱系

 

    在英国,不仅“牛顿与苹果的故事”真伪难辨,苹果树本身的由来也存在争议。即使“牛顿与苹果的故事”是真实的,可是目前由国家信托机构管理,并向公众开放的位于伍尔斯索普庄园牛顿故居的苹果树,是否与牛顿生前看到的是同一棵树呢?对此,学者凯辛给出了新的史料佐证并进行了研究。根据他的研究,被称为“牛顿苹果树”的树种至少存在以下两个谱系。


1.  现种植于伍尔斯索普庄园牛顿故居里的树

    19世纪的一份史料中记载,牛顿时代的苹果树于1810~1820年被暴风吹倒,原树的部分树枝通过嫁接存活下来,但主干在当时已经死去。可是,凯辛通过综合考察19世纪20年代的绘画得出结论,他认为目前种植的苹果树就是牛顿发现万有引力时的树。若按此推断,现在这棵树将至少有350年树龄。另外,1942年邱园栽培出了从这棵树上嫁接过来的树苗,之后从这棵嫁接树上获取的嫁接苗又漂洋过海到达美国。


2.  直接从上述1810~1820年被暴风吹倒的苹果树上获取的嫁接苗,由布朗劳勋爵栽培到位于格兰瑟姆东北方向10公里左右的贝尔顿庄园的树

    布朗劳勋爵与伍尔斯索普庄园牛顿故居的家主特纳是邻居关系。1939年以后,从这棵树上获取的嫁接苗被种植于肯特州的东莫林果树试验场,即现在的东莫林研究所。现在世界上大部分“牛顿苹果树”都是从这棵树嫁接而来的(另据笔者调查,小石川植物园的“牛顿苹果树”也是如此)。20世纪50年代初,1和2是否来自同一棵树成为一个研究课题,通过对两棵树的树形、叶子、果实进行比较,得出的结论是1和2同属于“肯特之花”这一稀少树种。

    凯辛的上述研究首次揭开了“牛顿苹果树”传播过程的一角。然而,他过度纠结于现在种在伍尔斯索普庄园的树是否为牛顿时代的树。如果“牛顿苹果树”是19世纪以后通过嫁接的方法,从牛顿时代开始就被栽培下来,那么质疑现在的树龄就没有意义。因为砧木死后即使换成了别的树干,结出果实的嫁接部分还是牛顿时代的。从关于“牛顿苹果树”的史料中能确认的事情按照从古至今的顺序可概括如下,其前提是并不存在栽培记录之类的史料。


 (1)在牛顿回到伍尔斯索普庄园的1665年,能证明院子里有苹果树的只有牛顿自己的回忆。

 (2)关于“牛顿苹果树”的最早的画描绘的是1810~1820年树被大风刮倒后的样子。

 (3)19世纪,通过嫁接,在牛顿故居以外的地方也栽培了“牛顿苹果树”。


    关于(2)需说明的一点是,现在国家信托机构向公众开放的牛顿故居并非牛顿时代的建筑。18世纪末,牛顿故居的所有者特纳曾对内部装修进行了大规模的翻新。这次翻新并非将旧的东西做新,而是改回到牛顿生前居住时的样子。重要的一点是,特纳很有可能为了呼应“牛顿与苹果的故事”而种植了苹果树。牛顿故居修缮完工后,他在1806年出版的关于乡土历史的书的注解中提到了牛顿的苹果树:“这棵树现在仍然在那儿,并有游客前来参观。”由此可见,特纳充分意识到会有外来参观者参观苹果树,所以很有可能在修缮牛顿故居时栽种了苹果树。当然这只是一种可能性。不管如何,目前对19世纪以前“牛顿苹果树”的情况并不十分清楚。



四、纪念树成为公共财产



    接下来我们看看苹果树备受关注的20世纪的情况。首先可以举出的事件是1937年斯蒂芬·库伦爵士设想建立“历史植物园”。起因是有人对他说“送你一株拿破仑墓地附近的柳树后代吧”,加之他又听牛顿故居的所有者克里斯托弗·特纳说“牛顿苹果树”种植在贝尔顿庄园,这个设想一下子就强烈起来。虽然设想最终没有实现,但以此为契机,贝尔顿庄园里的“牛顿苹果树”上的嫁接树苗于1940年开始在东莫林果树试验场培育。


    更重要的是,作为牛顿诞辰300周年纪念活动的一项内容,1940年皇家学会联合朝圣者信托机构,加上从普通民众处接收的捐款,从特纳手里收购了伍尔斯索普庄园的牛顿故居及其周围的农田,并将其捐赠给了国家信托机构。于是,栽种其中的苹果树也从私有财产变成了公共财产。牛顿的苹果树也就作为公共纪念树诞生了。与此同时,从伍尔斯索普庄园的苹果树上直接截取下来嫁接的枝条,被用于第二年伦敦邱园的栽培。邱园是英国研究植物的核心研究机构,这意味着“牛顿苹果树”本身得到了正式认可,也就是说正式被纳入了植物的户籍。

 

    几乎与此同时,美国宾夕法尼亚州历史委员会向东莫林果树试验场递交申请,想获得纪念树的分株。原因是在重建宾夕法尼亚殖民地开拓者——威廉·佩恩的家宅(可能是他300周年诞辰的纪念活动之一)时,想要种植一棵“牛顿苹果树”。果树的嫁接苗虽然早已备好,但在发货前夕被延期了。因为牛顿的苹果树有两个谱系,所以需要确认准备发货的东莫林果树试验场的嫁接苗与另一个谱系的树种是否相同。

 

    这两个谱系是指:

 (1)栽种在伍尔斯索普庄园和邱园中的树种;

 (2)东莫林果树试验场培育的树种。

 

    按说虽然嫁接的时间不同,但原本都是从同一棵树上截取的树枝进行嫁接的,两者理应同源。但问题出在伍尔斯索普庄园的前所有者特纳——在库伦设想建立历史植物园时提到过这个名字——说过原来的“牛顿苹果树”已经枯死,伍尔斯索普庄园并没有其后代,而在贝尔顿庄园才有培育成功的后代。于是,东莫林果树试验场的相关人士就想,如果自己培育的苹果树来自贝尔顿庄园,是真正的“牛顿苹果树”,那么目前伍尔斯索普庄园和邱园的树到底从何而来,另外特纳这番主张的证据是什么就成为一个问题。由于特纳已经去世,人们只好从各个角度对这两个谱系的苹果树是否同源的问题进行了探讨。结果表明两者是同源的,于是才给美国送去了四棵嫁接苗。这个事件说明要作为公共纪念树就需要关注其正统性。如同马与狗要讲究血统一样,“牛顿苹果树”的血统就要看与伍尔斯索普庄园种植的树的关系。


    不过,对正统性问题的探讨并没有就此结束。作为纪念树成立与否前提的“牛顿与苹果的故事”的真伪,在20世纪50 ~ 60年代引起了争议。其中,编辑牛顿数学手稿全集的年轻数学史学家怀特塞德提出了最严厉的批评。他研究了几个最初出现的“牛顿与苹果的故事”的例子,认为最可信的是前文中斯图克利的记载。但是他也指出时间和地点不明确这一问题,并得出结论说,将伍尔斯索普庄园的树与“牛顿与苹果的故事”联系起来的是18世纪末修缮牛顿故居的特纳。遗憾的是,怀特塞德当时没有讨论康杜伊特的文件,他的批评文件也只是被发送给了东莫林果树试验场和剑桥大学等与“牛顿苹果树”有关的机构。

 

苹果4.png

 倒下的牛顿苹果树,1820年代的素描画


    成为公共纪念树的“牛顿苹果树”,随后被分送到世界各地,在这个过程中,做出重要贡献的是科学家们的学会活动。1953年春天,萨瑟兰所在的英国国立物理学研究所种下“牛顿苹果树”,嫁接苗是从邱园购入的。1960年,该树结了两个果实,一个被研究所的相关工作人员切开分着吃了,另一个被带到斯德哥尔摩让生物物理学国际会议的相关人员品尝。其种子被分送到美国、联邦德国以及莫斯科、布拉哈、斯德哥尔摩。如前所述,虽然学会不同,但同样的景象在两年后出现在了日本。并且,萨瑟兰准备的嫁接苗并不只是被安排送达日本,还被送到了中国。“牛顿苹果树”作为科学家学会活动的“余兴”登场,从一开始就带有某种游戏性。仍真伪难辨的“牛顿与苹果的故事”依然流传于世界各地,也同样缘于这种游戏性吧。而这个树种之所以能在世界开枝散叶,则是因为它成为公共纪念树。而且,对于公共纪念树的送出方来说,与伍尔斯索普庄园的关联便是品质的证明和“血统证明”。


    关于“公共的”这一点,最后再补充一句。只要是用于非营利的教育、研究用的“牛顿苹果树”,无论是小石川植物园还是东莫林研究所都免费提供嫁接苗。而在英国的某个果树园里虽然有同品种的苹果树,但因缺乏“血统证明”即不能证明其“牛顿苹果树”的身份,树苗就要付费出售了。

 


附 记

 


    由于篇幅的关系,本文只对大体的框架进行了叙述,详细内容请参照拙稿,大野诚:《牛顿苹果树——当成为纪念树时》,载若尾裕司编著《关于欧洲“历史场”的研究》[平成19 ~ 20年度科学研究费补助金基础研究(B)研究成果报告书],2009年(平成21年),第49~88页。

 



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