牛顿曾经任职英国皇家造币厂，是挽救了英镑和英国经济的大功臣。可是，英国为纪念牛顿而发行的两份钞币上，竟然出现两次同样的科学错误！这个错误在三联“图画通识丛书”《牛顿》里有揭示（《牛顿》第125页），同时你还可以在这本风趣幽默的漫画科普书里了解牛顿的科学成就，以及他如何在造币厂大显身手。
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肖像画家戈弗雷·内勒1702年所绘牛顿像，此时牛顿刚升任皇家造币厂厂长不久
文 | 孙正凡
牛顿曾经任职英国皇家造币厂，是挽救了英镑和英国经济的大功臣。可是，英国为纪念牛顿而发行的两份钞币上，竟然出现两次同样的科学错误！

两份出错的钞币

第一份是1978年发行的1英镑纸币（已经于1988年退出流通）。钞票正面是伊丽莎白二世女王年轻时的头像，反面是太阳系模型和牛顿半身坐像，牛顿膝上放着他的划时代著作《自然哲学的数学原理》（以下简称《原理》），身旁桌案上放着一块三棱镜（代表他提出的光的颜色理论）和他设计的反射式望远镜。反面图案的设计者是Harry Eccleston。
一英镑纸币（流通时间1978-1988）
另一份是2017年（牛顿诞生375周年）发行的50便士硬币，成分是0.925 银。它形状是等宽七边形（即Reuleaux多边形），这种形状是一种等宽曲线，可以在矩形内滚动。这种形状具有革命性意义，既可以轻易通过手感识别，恒定的宽度又使其可以在自动售货机中滚动。
50便士硬币正面女王伊丽莎白二世老年头像。背面是太阳系模型图（显然是取自1英镑纸币图案的一部分），上方刻有牛顿名字，在右下角AW代表设计师Aaron West。
这两份设计图案，因为同一来源，所以犯了一个同样的错误（后一位设计师妥妥地是踩了前任埋下的地雷）。
这个错误在三联“图画通识丛书”《牛顿》里有揭示（《牛顿》第125页），同时你还可以在这本风趣幽默的漫画科普书里了解牛顿的科学成就，以及他如何在造币厂大显身手。
硬币图案（铜镍币，金币）

错误源于误解了《原理》图的意义

两份钞币上这图案是由两部分组成的，一部分是设计者绘制的太阳系行星轨道的彩绘图（太阳和三条行星轨道），另一部分是来自牛顿的《原理》第一卷命题11的原理图（见《牛顿》第124页）。该命题指出，太阳位于椭圆的一个焦点S上，向心力即太阳和行星P之间的引力。在图上，S是椭圆的一个焦点，C是椭圆中心（H是另一个焦点）。
说到这里，你可能已经发现了。两张图确实都没有错，但是当设计者把两张图叠加在一起的时候出了错误。他把太阳放在了椭圆的中心点C点上，实际上应该放在焦点S点上。
这个错误也不是没有改正的机会。《牛顿》作者威廉·兰金（William Rankin）于1983年给英格兰银行行长写了一封信。从硬币的设计方案仍然持续了同样错误的情况来看，这封信没有起到作用。
牛顿《原理》图上点线意义：S点是椭圆焦点，即太阳位置；C点是椭圆对称中心；P点是行星（动态）位置。

牛顿改革铸币厂稳定英国经济

牛顿大神既在科学理论的天空里划下痕迹，又在世俗事务上游刃有余，这在科学界是不多见的。54岁的时候，牛顿以前的学生、财政大臣查尔斯·蒙塔古伯爵向牛顿提供了一份“无需花费太多时间，闲暇时光悉如尊意”的工作——皇家造币厂督办，总之钱多事少离家近。
可牛顿到伦敦上任之后，才发现造币厂正处于危机之中。当时英国主要的货币是银币，有人专门把银币的边缘剪下来，制造了大量贬值、劣质甚至伪造的银币。当时在一份货币状况的报告中写道，国库收税收到的每100英镑中，好的先令不足10枚。随着“劣币驱逐良币”，英国经济都已经处在了崩溃边缘。
牛顿用他那颗人类历史上最伟大的大脑，迅速弄清楚造币相关的历史沿革、一切技术细节、成本核算。身为上流社会成员的他，竟然蹲在机器跟前，记录每一个班次详细的运转情况，包括使用的银币熔毁重铸的损耗，工人和马匹的工作效率，工序之间的停顿时间。在收集了五大口袋数千页资料之后，牛顿把他研究数学和宇宙的天才，开始改革造币厂。他仅仅用了三年，就完成了原本计划要九年的任务，重铸银币684.719万英镑。1705年，牛顿被安妮女王封为爵士，从此跻身贵族之列。（《牛顿》第142页）
其后，为了解决银币外流的问题，牛顿向内阁递交了调查报告，结合了东印度、中国和日本的例子，详细论证了白银如何大势已去，必须认识黄金的重要性，并对其进行国家统一定价。1717年，议会通过决议，将英国的黄金价格定为每盎司（纯度0.9）3英镑17先令10便士，，从此英镑面值与黄金挂钩，建立了事实上的货币金本位制度。

吊死伪币制造者

在造币厂的运行走上正轨的时候，牛顿发现他又必须要处理另一个棘手的问题，就是伪造硬币的犯罪分子。有一个特别胆大狡猾的犯罪分子威廉·查洛纳（William Chaloner），给牛顿制造了大量的麻烦。此人手艺精湛，学习能力强，交易谨慎，至少曾经两次逃脱死刑，甚至还因为举报有功受到了财政部的奖励。（《牛顿》第143页）
牛顿作为造币厂督办，自古就兼领着另一个奇怪的职务，在伦敦及其周围地区执行国王法律的治安官。为了对付这头最狡猾的狐狸，牛顿很快将自己变成一位称职的经侦队长，学会了在茶馆里刺探情报、在市场上收买线人、在犯罪团伙里安插卧底，甚至在监狱里刑讯逼供——别忘了要再过160年，伦敦才会建立职业的警察厅苏格兰场。
经过严密调查和布局，牛顿建立了自己亲自指挥的，由释放的囚犯、买卖假币的线人各色人等组成的侦缉网。再次出手的查洛纳找到的假币贩子，其实是牛顿早已收买的线人。牛顿立即查抄了查洛纳老巢，让他被判处绞刑。
当查洛纳在绞刑架上为选错了对手而懊悔的时候，牛顿已经在办公室里烧毁有关密档，庆祝他的胜利了。
牛顿确定了宇宙运行的引力规律，在科学界和人类历史上获得了至高无上的地位。英国英格兰银行和皇家造币厂显然也正是看中了这一点，才用太阳系模型的图案来向牛顿致敬。这本来一件好事，却因为设计者在科学上的一点小疏忽，出现了重复出现的错误。这要是被埋在教堂下的牛顿知道了，会不会气得从坟墓里爬出来抗议呢？
文中所提《牛顿》作者威廉·兰金于1983年给英格兰银行行长写的信

牛顿
威廉•兰金 著 孙正凡 译
生活·读书·新知三联书店 2021-1-1
牛顿与伪币制造者: 科学巨匠鲜为人知的侦探生涯
[美]托马斯·利文森  著  周子平 译
生活·读书·新知三联书店 2018-6

END

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