导言：
涂传诒院士回避炮弹力学对伽利略这个经典力学之父的深远影响，这是他对拙著《科学革命的密码》最大的误会。
───答复涂传诒院士
作者：文一教授
本文重点：
涂传诒院士回避炮弹力学对伽利略这个经典力学之父的深远影响，这是他对拙著《科学革命的密码》最大的误会。
“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。”
───史蒂芬•霍金
“尽管伽利略、牛顿和欧拉这些科学家的名字连小学生都知道，但是我们很容易忽略，他们工作中很重要的一部分是在研究弹道抛物线、解决偏离问题、提高炮弹的精确度。这些出色的科学家使战争武器变得更加强大、更加可靠。在启蒙时代，军事与科技一道齐头并进。”
───彼得•弗兰科潘
“对于炮弹飞行的轨迹力图达到数学的精确性描述，是军事工业技艺刺激科学理论长期发展的一个标准典范。”
───罗伯特•默顿
中国科学院涂传诒院士最近写了两篇文章来反驳我在《科学革命的密码──枪炮、战争与西方崛起之谜》（东方出版中心有限公司，2021，以下简称《密码》）一书中提出的基本观点，以及汪涛先生对《密码》的书评，“对科学革命全新视角的解析——读文一教授《科学革命的密码》有感”。涂院士在“再论牛顿革命不是火药军备直接导致的，回复汪涛的商榷”一文（下称【涂文-2】中说道：
我看到文一教授最近发表的有501页的巨著《科学革命的密码》（下称《密码》）时，发现该书第351页用黑体字写出的文字说“基于火药的军备竞赛直接导致了牛顿经典力学革命”，非常震惊。遂写了一篇评论文章，题为 “火药导致牛顿革命的说法不是历史事实！”（下称【涂文-1】），2022年05月13 日发表在“科学的历程”公众号上。汪涛先生于3日之后，就是05月16日，在“纯科学”公众号上发表了对【涂文】的回复，“与涂传诒院士商榷，…”（下称【汪文】）。该文，没有给出能够支持《密码》提出的这一论断的任何证据，也没有正面回答【涂文-1】提出的问题。
本文是对涂院士这两篇文章的统一回复。首先感谢涂院士在82岁高龄抽空阅读我这本501页厚的书，并提出宝贵批评意见。这些意见无论正确与否，无疑对于广大读者进一步深入思考热兵器战争与欧洲近代科学革命之间的关系会有极大帮助，对激发国内学术界参与对这个重大科学学、社会学和历史学课题的讨论会有所裨益。不过，涂院士的两篇文章都故意回避伽利略，回避炮弹力学对于伽利略这个经典力学革命之父的深远影响，回避伽利略是牛顿三大定律的来源，是对物理学史和《密码》一书的误读与曲解。
我在《密码》中，对近代科学革命为什么发生在17-18世纪的欧洲提出了一个不太被常人重视的观点：即17-18世纪的科学革命是欧洲文艺复兴后几百年热兵器战争的产物，是热兵器战争下欧洲国家竞争体系中的跨国军备竞赛的产物，恰如20世纪美苏冷战期间的军备竞赛导致了包括控制论、系统论、信息论、运筹学、高能物理、计算机、互联网、芯片、航天科学等一系列基础科学的突飞猛进一样。我在书中指出，这种美苏军备竞赛模式的雏形，早在文艺复兴时期就已经在欧洲诞生和萌芽了。比如《密码》第六章开宗明义指出：“正是欧洲‘国家竞争体系’下基于火药-火炮的残酷而激烈的国家生存竞争，和赢得军备竞赛的巨大压力与社会需求，才导致了欧洲‘科学革命’的爆发。”（《密码》第343页）
我在书中对“科学革命”这一术语进行了严格定义：欧洲近代科学革命以两大成就为标志：（1）17世纪“伽利略-牛顿”力学体系的建立──它从宏观上确立了地面物体和天上物体服从统一的运动规律：即牛顿三大定律和万有引力定律。（2）18世纪拉瓦锡化学理论的建立──它从微观上确立了化学反应的质量守恒定律和物质燃烧现象背后的氧化反应原理；氧化反应是化学世界和生命世界最普遍的运动原则，从而将炼金术变成了科学。（参见《密码》第六章第一节、第二节）
我在书中着重揭示16世纪意大利文艺复兴期间的炮弹力学与弹道学研究方面的革命性突破（尤其是伽利略及其前辈的工作），对于17世纪的牛顿经典力学革命的重要意义；以及文艺复兴后的炼金术，尤其是火药燃烧学和17世纪的燃素理论，对于拉瓦锡化学革命的重要意义（参见《密码》第六章第二节）。
正因为牛顿三大定律和万有引力定律是建立在伽利略的惯性原理、运动相对性原理、自由落体的匀加速原理等一系列革命性突破之上，伽利略被广泛地誉为“经典力学革命之父”或者“现代物理学之父”；而牛顿则是这场物理学革命的集大成者和终结者。
因此讨论牛顿力学体系，尤其是牛顿三大定律，必须讨论伽利略。这是为什么我在《密码》一书中的重点是建立伽利略与火炮的直接关系，而不是牛顿与火炮的直接关系，更不是牛顿与火药的直接关系（火药属于化学的研究领域）。事实上如果没有伽利略对炮弹在空气中运动规律（弹道力学）的认识上的革命性突破，根本不可能有后来的牛顿力学，因为天体运动所服从的万有引力定律不过也是地面物体运动所服从的三大定律在天体运动上的推广，比如天体做圆周运动时服从的角动量守恒定律就是对地面物体做直线运动时服从的动量守恒定律（惯性原理）的推广（参见《密码》第六章和下面复制的牛顿山顶炮弹思想实验图）。
但是，构成近代“科学革命”的不仅仅是伽利略和牛顿发现宏观物质运动规律的经典力学革命，它还是拉瓦锡发现微观物质运动规律的拉瓦锡化学革命。而化学领域的研究范式与经典物理学的研究范式十分不同，因此对于我们理解“什么是科学”和“什么是科学革命”这类重大问题特别有价值。
遗憾的是，由于通常介入科学史和科学哲学研究的人物大都是学物理出身（比如涂院士），而物理学大量用到数学，以至于科学史与科学哲学领域自然而然地产生一种“物理学中心主义”，这就加重了“言必称希腊”的倾向。这个偏颇的倾向掩盖了实际世界中自然科学研究范式的多样性，比如化学、生物学、医学等学科很少用到数学，尤其是拉瓦锡的经典化学革命与古希腊数学毫无关系。事实上每年颁发的诺奖中多数是颁发给物理学之外的其它学科的。
所以，《密码》一书特别指出“科学革命”不仅仅是发生在17世纪的一场物理学领域的革命，它还是发生在18世纪的一场化学领域的革命。这场化学革命对于人类认识自然和改造自然的能力的革命性提升和对人类思维方式的冲击，一点也不亚于经典力学革命所带来的影响和冲击，却遗憾地被流行的科学史观和科学哲学家们所忽视。因此我在《密码》一书中除了讨论伽利略肇始的牛顿经典力学革命，还重点讨论了拉瓦锡化学革命───这场化学革命导致人类对于微观世界物质运动规律的认识的突破，尤其是发现物质燃烧现象背后的氧化反应原理和化学反应过程中的质量守恒定律，从而将几千年的炼金术变成了科学。《密码》指出，炮弹力学是“伽利略-牛顿”经典力学革命赖以建立的经验和实验基础，火药燃烧爆炸学是拉瓦锡经典化学革命赖以建立的经验和实验基础。
而无论是“伽利略-牛顿”经典力学革命还是拉瓦锡化学革命，都与这两场革命中的先锋人物所处时代的热兵器战争所展现在人们面前的特殊自然现象（比如炮弹飞行轨迹和火药燃烧爆炸现象），以及热兵器战争所刺激出来的跨国军备竞赛和国家财政对科学家团体的重金投入这类社会需求有关。这是我在书中企图揭示的科学革命的“密码”。
而且我在《密码》第六章开头引用了一些西方著名史学家的类似观点作为导言来展开我的讨论，比如默顿说道：“对于炮弹飞行的轨迹力图达到数学的精确性描述，是军事工业技艺刺激科学理论长期发展的一个标准典范。”（罗伯特•默顿《十七世纪英格兰的科学、技术与社会》第244页）；又比如弗兰科潘说道：“尽管伽利略、牛顿和欧拉这些科学家的名字连小学生都知道，但是我们很容易忽略，他们工作中很重要的一部分是在研究弹道抛物线、解决偏离问题、提高炮弹的精确度。这些出色的科学家使战争武器变得更加强大、更加可靠。在启蒙时代，军事与科技一道齐头并进。”（彼得•弗兰科潘《丝绸之路》第13章）。
虽然这些观点散见于一些科技史学家的著作与言论中，但是系统而具体地应用历史材料，指出经典力学之父伽利略和经典化学之父拉瓦锡的理论创新，究竟在何时、何地、何种历史场景下，以什么方式受到热兵器战争和相关军事技术的影响，却是《密码》这本书所要做的工作之一，因为科学技术史学家们过去说过的只言片语，并没有在炮弹运动与伽利略的研究纲领之间，在火药燃烧与拉瓦锡的化学革命之间，建立起一个具体的历史逻辑与知识逻辑联系。而这个工作恰好是《密码》一书的主要贡献之一。[1]《密码》一书的其它贡献还包括对“资本主义为什么诞生在欧洲而不是亚洲”这个著名韦伯之谜，提出了不同于流行历史观的解释，对十字军东征、文艺复兴、地理大发现的历史意义也进行了不同角度的探讨（参见《密码》第1-5章）。
《密码》不仅提出“社会需求才是推动科学革命和技术变革的最大动力”这个一般性观点；而且还具体描述了热兵器战争和为赢得这种战争而引发的跨国军备竞赛，如何作为一种强大的社会需求，在欧洲碎片化地理环境下导致了欧洲国家竞争体系的形成，以及欧洲王室在军备竞赛压力下对物理学家、数学家、化学家、工程师等科技人才的选拔机制的建立和对科学院和科学家团体的重金扶持。比如《密码》指出，只有高速飞行的炮弹，和为赢得这种战争对炮弹落点精度进行精确计算的极高要求，才如此急迫地促使意大利人向阿拉伯和古希腊学习平面几何与代数知识，以便透彻理解变速运动物体（炮弹）的飞行轨迹和背后的动力学机制；只有火药在爆炸中所产生的震撼威力，和对进一步提高火药效率与大规模生产的要求，才如此需要新的炼金术化学理论，以便超越传统炼金术知识水平的限制来帮助系统地提炼硝石、硫磺并解释物质的燃烧和爆炸现象；只有对赢得这种新型热兵器战争和对国家安全的不懈追求，才能极大地刺激一个国家对科技和数学人才的重金投入。这是为什么企图统一欧洲的路易十四国王早在17世纪初斥巨资成立法国科学院的原因，和为什么路易十五国王批准成立“法国火药局”、“拉瓦锡国家实验室”和巴黎高等军事学院的原因；这也是为什么哪怕苏联计划经济时期根本没有所谓古希腊“民主、自由”和文艺复兴资本主义市场经济可言，但是因为有斯大林国家意志的投入，苏联时期的科学和数学成就不仅超越俄国历史上的彼得大帝时期，而且超越同时代的自由欧洲，与同时代的超级大国美国并驾齐驱；而中国明朝和清朝都没有这样做，所以在科技上落后了；然而明治维新时期的日本这样做了，因此赶上了欧洲列强（参见《密码》“序言”和第一章）。
另外，《密码》还利用史料揭示了欧洲近代历史上很多科学家，包括塔塔格利亚、伽利略、拉瓦锡、牛顿、胡克、哈雷、波义尔、培根等一大批文艺复兴时期和科学革命时期的科学家和自然哲学家所从事的科学实验活动，如何与他们所处时代的军事技术、战争环境和国家对提高军事武器效率的需求密切相关。从而佐证了恩格斯的至理名言：“社会一旦有技术上的需要，这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”
由于伽利略是科学史上公认的经典力学革命之父（参见本文开头引用的著名物理学家史蒂芬•霍金对伽利略的评价），和牛顿三大定律都是建立在伽利略的成就之上的，也由于拉瓦锡是科学史上公认的经典化学革命之父，《密码》第六章的重点是建立炮弹力学（弹道学）与威尼斯兵工厂技术顾问伽利略的力学革命之间的因果关系（即炮弹弹道学与物体运动的惯性原理和自由落体定律之间的关系），以及拉瓦锡作为法国火药局局长和国家化学实验室主管所从事的大量火药研发工程和燃烧实验与拉瓦锡化学革命之间的因果关系（即物质燃烧现象与氧化反应原理之间的关系）。
以上是《密码》一书解答科学革命为什么爆发在欧洲这个问题的大致思路。我们可以回到涂院士对《密码》的批评了。一般说来，批评一个人的理论或者一本书，首先需要将这本书提出的基本理思想框架做一个基本的介绍，然后对里面涉及的核心逻辑展开批判，而不是断章取义地取出一句或二句话，抛开上下文进行批判。而遗憾的是，“涂文-1”正是抛开了上下文之后对《密码》中几句话的批判。
首先，“涂文-1”对《密码》进行了概念偷换和断章取义：比如他混淆作为物理学研究对象的炮弹运动和作为化学研究对象的火药，把16世纪炮弹力学与17世纪经典力学革命的关系，说成是火药与牛顿《原理》的关系（如涂文-1标题“火药导致牛顿革命的说法不是历史事实！”所暗示的那样），避而不谈伽利略这个关键人物在建立炮弹力学与牛顿三大力学定律之间的核心桥梁作用，而且避而不谈火药在拉瓦锡化学革命中扮演的角色，故意把火药硬塞给牛顿力学而不是与拉瓦锡化学革命挂钩。涂文这样的标题以及内容安排起到了误导读者的作用，因为涂院士心里十分清楚他的读者很难想象牛顿关于天体运动规律的研究与火药之间有啥关系。这样一来，涂院士在刻意抛弃了经典力学革命之父───伽利略───的力学传统之后，宣称“开普勒三定律是牛顿研究力学的主要依据”（涂文-1）。
其次，我在书中对17世纪经典力学革命下定义时，特地使用“伽利略-牛顿革命”这样的表达，其它地方为了省略才简称牛顿力学革命（因为牛顿是这场由伽利略肇始的物理学革命的集大成者）。比如在第六章开头，《密码》说道：“近代欧洲的科学革命由物理学和化学主导，即17世纪的‘经典力学革命’（又称为伽利略-牛顿革命），和18世纪的‘化学革命’（又称为拉瓦锡革命）。”（《密码》第343页）
但是涂文整篇文章刻意回避伽利略才是牛顿三大定律的来源这个历史事实，而只谈万有引力定律与笛卡尔漩涡理论和开普勒关于行星运动的经验观察之间的关系。《密码》对伽利略力学思想发展演化的讨论占据“经典力学革命”部分的90%以上的篇幅（参见《密码》第六章第一节：“炮弹与物理学革命”）。众所周知，牛顿三大定律都是建立在伽利略的贡献之上，而万有引力定律也是从地面物体服从的三大定律（包含重力作用下自由落体的匀加速定律）和开普勒观察的基础之上推导出来的。这是为啥牛顿自己承认“如果说我看得比笛卡尔更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”，而这个巨人当然首指伽利略，虽然也还包括开普勒、胡克、笛卡尔等一大批其他科学家。请注意，开普勒、胡克和笛卡尔虽然都对牛顿发现万有引力定律做出过很大贡献，但是历史上从来没有将他们中的任何人称为“科学革命之父”，唯有伽利略除外。这充分说明牛顿力学体系的真正奠基人是伽利略，这是科学界公认的事实。
另外，我在《密码》中还特地指出：虽然一切自然科学皆始于经验观察、现实需求和实践活动的刺激，科学家与工匠或工程师不同的地方，在于科学家尽量追求理论的普适性和自然现象背后的“第一性”原理，以便能够举一反三、触类旁通。这样一来，那些最早刺激科学发现和激励科学家着手研究问题的原动力和出发点，到理论成熟以后就往往被掩盖起来了，尤其是人们都喜欢采取公理化方式去呈现已经成熟的科学理论，从普通命题出发演绎推导出具体的定理。这种理论表达方式在物理学领域尤为显著。其实历史上的一切公理化演绎体系都是后人做的工作，根本不是科学早期的奠基性成果所具有的形式。比如伽利略经典力学几乎完全是炮弹力学，是建立在对炮弹运动的理解和刻画之上的，到后来才被牛顿逐渐把它加以公理化、普遍化，从而抽象成为适用于一切自然物体运动的三大定律。这样一来，由于人们再也看不到炮弹的身影，因此就误以为牛顿是用演绎法和微积分坐在红苹果树下推导出牛顿三大定律和万有引力的，就再也看不出经典力学是战争与社会需求的产物了。（《密码》第353-354页）
这意味着牛顿的《原理》是以公理体系方式建立的关于大自然一般物体的运动规律的力学体系，因此他当然没有必要在书中赘述牛顿三大定律在漫长历史上是如何从炮弹力学和伽利略的思想中引申、发展、演化出来的，以及伽利略当年是如何通过观察炮弹运动产生这些伟大思想的。所以《密码》没有必要去讨论牛顿《原理》与炮弹力学之间的直接关系。而牛顿所抽象出来的关于一般物体运动所服从的三大定律也当然没有必要提及“炮弹”、“面包”、“石头”、“木头”或者“白马”等具体事物，虽然它们都是抽象物体的具体表现形式。但是涂院士在涂文-1中却企图论证“白马非马”，宣称他在牛顿的《原理》中从头到尾找不到“炮弹”或“火药”这样的字眼，因此宣称他成功地证明了“火药导致牛顿革命的说法不是历史事实！”
图1. 马尔楚斯·马尔齐1663年《论对比运动》中的炮击实验暗示铁球碰撞服从动量守恒和作用力大小相等和方向相反的规律（摘自常征《火药改变世界》一书封面）
换句话说，涂文将具体的“白马”（炮弹）与抽象一般的“马”（物体）进行混淆、割裂之后，便声称由于在牛顿的《自然哲学的数学原理》中找不到与火药、火炮有关的“直接证据”而证伪了《密码》一书的主题。
其实《密码》在第六章第一节里面除了讨论伽利略物理学思想的发展如何受到对炮弹（铁球）的运动规律的观察和实验的巨大影响，尤其是伽利略关于物体运动的惯性原理和自由落体的匀加速原理如何受到他对炮弹飞行所遵从的抛物线轨迹的研究（以及相关的球体斜面滚动实验和钟摆实验）的影响之外，还讨论了伽利略的这些研究成果如何成为牛顿第一定律和第二定律的来源。
《密码》也讨论了牛顿第三定律与大炮力学的关系，指出它来源于牛顿之前人们利用炮弹碰撞实验所获得的实验成果（参见《密码》第361页）。在汪涛先生对涂文-1的回应中（参见汪涛“与涂传诒院士商榷，再论科学革命问题”，以下简称“汪文”），还引用了常征《火药》中的一幅炮击实验图来表明，早在牛顿写作《原理》之前，人们就经常利用炮击实验来验证过类似动量守恒定律以及“作用力与反作用力大小相等和方向相反”这样的思想；比如图1来自马尔楚斯·马尔齐1663年《论对比运动》中的炮击实验，它暗示铁球碰撞服从动量守恒和“作用力与反作用力大小相等、方向相反”的规律。事实上，将炮弹当作刚性球体做相互碰撞的实验，早在1639年就在欧洲有人开始做了，后来英国皇家学会会员以及约翰·沃利斯、克里斯托弗·雷恩、惠更斯、莱布尼茨都递交过这方面的研究报告（参见常征《火药改变世界》）。
因此，涂文反复声称他在牛顿的《原理》中找不到火药、火炮、战争这些字眼的“直接证据”的原因是清楚的。第一，正如“汪文”指出的，牛顿在《原理》中研究物体在空气阻力下的抛物线运动时没有使用“炮弹”一词而是使用更加抽象的“物体”一词，只是表明牛顿希望他基于伽利略力学成就提炼出来的三大定律不仅仅适用于炮弹，而且适用于任何宏观运动物体。
第二，涂文-1宣称牛顿《原理》中对物体在阻力下形成的变形抛物线轨迹的讨论不是在讨论炮弹，而是在讨论笛卡尔的漩涡理论，这也是错误的。《密码》（第六章第一节）指出，牛顿的同时代人、著名天文学家哈雷特别重视流体力学与炮弹弹道学之间的关系，认为流体力学可以用来确定火药爆炸时子弹所获得的初始速度；牛顿与哈雷的通信证明牛顿对这样的问题也十分重视和感兴趣，而且还花了相当多时间来自己做实验。哈雷同样鼓励沃利斯关于空气对射弹阻力的研究，而且告诉沃利斯，牛顿也正在研究同一个问题。结果是促成了沃利斯的论文发表在皇家学会的《哲学汇刊》上（他在这篇论文中指出：一发炮弹水平发射时画出的轨迹类似于一条变形的抛物线，他认为这种变形主要来自于空气的阻力，因此有必要精确地确定这种阻力的影响）；牛顿继而也在《原理》中深入地探讨了这个问题。
第三，牛顿没有在涂院士读过的《原理》中直接提到“炮弹”并不等于牛顿没有在其它著作中直接提到炮弹。实际上，《密码》第374页就采用了牛顿自己绘制的一幅炮弹山顶发射思想实验图（图2），来说明炮弹弹道学与牛顿天体力学之间的关系，尤其是说明地面物体在火药冲力作用下的惯性运动和重力作用下的自由落体运动如何可以在初始速度足够大（也就是达到今天说的第一宇宙速度）时，将会永远绕地飞行而不落回地面，就像月球永远围绕地球做圆周运动一样。同时这个理想实验还帮助牛顿思考地面物体所受“重力”可以提供天上物体所需“向心力”的问题。当然，牛顿还需要发展出“万有引力”定律才能真正解释从地面到天上的一切物体所服从的运动定律，尤其是天体的圆周（包括椭圆曲线）运动定律；而这就需要利用到胡克当年提出的平方反比猜想和开普勒对天体圆周运动的观察工作（数据）。特别是，基于伽利略关于炮弹力学（惯性与重力加速度）和抛物线弹道学方面的工作，牛顿认为月球在绕地轨道上的运动可以理解为伽利略的抛物线弹道轨迹的自然延伸，如牛顿制作的下面这张思想实验插图所示（来自牛顿《A Treatise of the System of the World》，中文翻译为《论宇宙的体系》） 。这难道不是涂院士宣称找不到的“直接证据”又是什么？
图2.牛顿设计的山顶炮弹发射思想实验（摘自文一《密码》第374页）
事实上，这幅著名的被称为“牛顿山顶炮”的思想实验图在中学物理教科书到处可见，涂院士在读过《密码》之后还对这一幅图不加以任何讨论。其实网络上只需要随便收索“Newton’s Cannon”就会出现各种各样的模拟牛顿的山顶炮弹发射思想实验的画面，来向学生演示天体环绕地球的圆周运动与地面炮弹的抛物线运动之间服从统一的运动规律。比如参见https://en.wikipedia.org/wiki/Newton%27s_cannonball或者（https://ionaphysics.org/classroom/Assignments/Newton's%20Cannon/index.html#:~:text=Variously%20called%20Newton%27s%20Cannon%20or%20Newton%27s%20Mountain%2C%20This,horizontally%20from%20the%20top%20of%20a%20high%20mountain.）。
涂文-1还指出：《密码》提出“火药导致牛顿革命”的说法不是首创，欧洲人以前曾经提出过。《密码》认为“这些欧洲思想家没有意识到或者提及”火药导致牛顿革命（该书第351页）。可是，这不是实际情况。这一说法，在欧洲曾被提出来过，不是《密码》首次提出来的。只是这一看法不被人们接受。亚历山大·柯瓦雷的文章“牛顿综合的意义”（【8】《牛顿研究》P8）指出：“我有时会被告知，新科学是工匠和工程师的科学，是实用的……。这些描述和解释当然不无道理：毋庸质疑，近代科学的发展是以城市的发展为前提的，火器，特别是火炮的发展，显然使弹道学问题受到了重视，航海，特别是通往美洲和印度的航行，促进了钟表的制造等”。我们看到，这些说法，与“密码”的提法是完全一样的。
涂院士在这里又一次对《密码》进行了断章取义和概念偷换。首先，以上引用的《密码》原文中“这些思想家”是特指这段引文之上刚刚讨论过的几位欧洲伟大思想家，包括培根、亚当•斯密、黑格尔和马克思这几位著名思想家对于火药在近代欧洲文明演化中产生的巨大作用。不是任何人都能被冠以“欧洲思想家”的称号的，而涂文-1引用的欧洲思想家是亚历山大•克瓦雷。关键是，就在涂院士剪裁出来的这段《密码》引文“这些欧洲思想家没有意识到或者提及”的前面，我就引用了几位科学史学家对军事技术曾经在牛顿力学革命中所扮演的角色的更为清晰的表述：
“对于炮弹飞行的轨迹力图达到数学的精确性描述，是军事工业技艺刺激科学理论长期发展的一个标准典范。”（罗伯特•默顿《十七世纪英格兰的科学、技术与社会》第244页）
 “尽管伽利略、牛顿和欧拉这些科学家的名字连小学生都知道，但是我们很容易忽略，他们工作中很重要的一部分是在研究弹道抛物线、解决偏离问题、提高炮弹的精确度。这些出色的科学家使战争武器变得更加强大、更加可靠。在启蒙时代，军事与科技一道齐头并进。”（彼得•弗兰科潘《丝绸之路》第13章）。
我在《密码》中的这些引文显示我在《密码》中已经公开承认自己并非第一次发现军事技术与牛顿力学革命之间的关系，而且我的引文比涂院士自己从亚历山大·柯瓦雷的文章里摘来的引文更能清晰说明前人对于这一关系的认识。那为什么涂院士不采用我书中原有的引文呢？
涂院士这样做的理由恐怕有三：第一，涂院士不仅企图说明我在《密码》中阐述的观点不是原创，而是前人已经提出过的，以此来贬低《密码》的贡献。问题是涂院士根本没有坦率承认我自己并没有说《密码》中的这个观点是我的原创，而只是我对这个散见于一些科学史家们的著作中的思想火花进行了更为系统的论述和展开。任何一位读过《密码》的读者都会不得出涂院士企图强加给我的这样一个结论：即“这一说法，在欧洲从来没有被提出来过，是《密码》首次提出来的。”但是涂院士却企图给没有读过《密码》的读者造成这样的印象。
第二，涂院士放弃我在书中采用的更加清晰的来自罗伯特•默顿和彼得•弗兰科潘的原文不用，而要采用亚历山大·柯瓦雷的似是而非的引文，其目的无非是要想说明即便有前人在《密码》之前提出过类似的观点，这些“前人”也是不同意这个观点的。但可惜涂院士找到的这些“前人”只包括亚历山大·柯瓦雷的似是而非的观点，而不包括罗伯特•默顿和彼得•弗兰科潘。
第三，涂院士千辛万苦找到的这个来自亚历山大·柯瓦雷的观点其实并没有指出战争与科学革命的关系，只不过指出“火器，特别是火炮的发展，显然使弹道学问题受到了重视。”那请问涂院士：“弹道学受到了重视”与伽利略-牛顿经典力学革命是一回事吗？它意味着经典力学革命吗？亚历山大·柯瓦雷并没有说火器的发展导致了经典力学革命呀。而火器与经典力学革命之间的关系正是《密码》一书企图建立和证明的。
涂文-1还说，《密码》没有指出，哪一场战争的哪一件武器是牛顿制造的？牛顿的经典力学被用去支持了那场战争？被用去“量身定做”制造了哪一件杀人武器？《密码》甚至没有给出证据证明牛顿确实听到了隆隆炮声。
涂院士以为通过偷换概念和断章取义的手法，误将理论物理学家牛顿与战争贩子直接联系起来，就可以驳倒《密码》提出的基本观点，即战争、军备竞赛、大航海和殖民竞赛这样的巨大社会需求是文艺复兴后的欧洲各国政府大力支持科学和科学家团体从事科学研究的根本动机，从而也是科学革命当年爆发的时代背景和社会动力，就像20世纪的冷战是美国与苏联政府大力投资高能物理、火箭发射、人造卫星、太空科学、海洋学、运筹学、控制论、系统论、信息论、计算机、互联网等科学研究的最大动机以及这些领域的科技发展背后的最大动力一样。涂院士莫非希望我去证明冷战中发明的哪一件具体武器是美国总统杜鲁门和苏联斯大林元帅制造的？当涂院士说“《密码》甚至没有给出证据证明牛顿确实听到了隆隆炮声”，其言下之意莫非是想说“《密码》甚至没有给出证据证明牛顿确实看见过炮弹”？
而且《密码》第六章中引用了很多资料不仅说明伽利略时代的力学发展如何与火炮技术的广泛使用密切相关，而且也用大量历史材料说明牛顿的力学成果在当时是如何被英国科学家和工程师运用于英国炮兵和海军的火炮技术改进的。如果这些历史事实在涂院士看来还不够详实的化，《火药改变世界》的作者常征在“赞叹+惊叹|中科院涂院士是不是忽略了几个历史事实？”一文（以下简称“常文”）中增添了更加详实的历史资料，揭示牛顿力学成果是如何被英国科学家和工程师运用于英国炮兵和海军的火炮技术改进的。
另外关于牛顿是因为苹果掉头上才发现万有引力概念的问题，我在《密码》一书中将这个流传很广的故事视为一个西方人精心炮制的“神话”。为什么这样说呢？首先，牛顿之前的所有物理学家都知道离开地面的物体会在重力作用下从天上掉下来。因此，哪怕牛顿一辈子都没有出过门，只通过读书，也不需要等到苹果自己掉头上才意识到物体会在重力作用下掉到地面上。事实上，牛顿在将伽利略发现的地面物体受重力作用下的匀加速运动规律推广到天体运动服从的万有引力定律时，对伽利略以及前任几百年来对于自由落体运动和炮弹抛物线运动规律的研究成果和经验事实应该是十分了解的，而且精通古希腊数学的牛顿，对于亚里士多德对地面物体为什么会下落的解释想必也非常熟悉，那为什么牛顿还需要等到某一天苹果突然掉头上，才意识到地面一切物体都因为有重力而落回地面呢？仅仅通过一次苹果砸头的观察就用归纳法推广到宇宙所有物体，是否有点贬低牛顿的逻辑思维能力？当然，在牛顿之前，或许没有任何人考虑过地面物体的自由落体运动，或者出膛的炮弹因初速度和地球重力共同作用而产生的抛物线运动，与月亮在万有引力作用下绕地飞行之间是否有必然联系，因此牛顿《原理》的贡献之一是证明地面物体在重力作用下的自由落体运动与月球围绕地球的圆周运动是服从共同的物理学定律的，即建立“重力”与“向心力”以及 “万有引力”之间的关系。但是完成从“重力”概念向“万有引力”这个概念的飞跃，除了胡克与开普勒的工作之外，牛顿只需要知道地面上任何有重量的物体都会因重力的影响而按照固定加速度掉回地面，不需要通过苹果砸头上这件事来发现。至于重力是否也是万有引力，那是需要通过开普勒的观察数据来证明，无论是炮弹落地还是苹果落地都无法提供开普勒关于行星运动的三大经验定律。
那么“牛顿的苹果”这个显得像西方人虚构出来的故事，为什么会流传如此之广而且在涂院士眼里这么重要和深信不疑呢？或许因为这个神话有利于支持“科学自古以来是由爱好和平与自由的西方人创造出来的”这个更加超级的神话。《密码》一书恰好是要通过欧洲近代500年的战争如何像美苏冷战刺激了20世纪很多科学技术的发展一样也促成了科学革命本身的爆发这个观点，来质疑这个超级神话，因此或许使得涂院士感受到了某种冒犯。有科学家爱好和平是一回事，真实西方历史上得科学革命受战争与功利主义驱动又是另一回事。涂院士说他找到了牛顿苹果的证据，来自于牛顿的朋友威廉斯图克 (William Stuke) (1687-1765)的回忆录，他在回忆录中说牛顿84岁时亲口告诉他这个故事。无论威廉斯图克本人说的是否是真话，或者牛顿84岁时的记忆是否可靠或者是在私底下开的玩笑，今天都无以对质。可以肯定的是，对炮弹弹道学非常熟悉的牛顿不需要通过苹果落头上来启发他思考万有引力。在欧洲物理学家中应该是家喻户晓的一本书是意大利文艺复兴时期著名物理学家（伽利略的导师）塔塔格利亚写的《新科学》。这是一本关于炮弹弹道学的书籍。在1558年版的《新科学》里面有一幅插图，表达的是古希腊智者们的知识无法解释炮弹运动，因为亚里士多德的《物理学》认为大自然的物体运动只有直线和圆周运动，而炮弹运动两者都不是，超过一定仰角发射以后其飞行的高度与掉回地面的距离成反比（见图3）。
图3. 塔塔格利亚1558年版《新科学》插图，图中人物包括欧几里得、阿基米德、亚里士多德、柏拉图、毕达哥拉斯等古希腊智者，庭院中间有两门火炮，一门火炮发射仰角特别高，炮弹落地特别近，另一门火炮发射仰角很低，炮弹落地特别远（采自《密码》第356页）。
牛顿即便没有读过这本书，也应该像任何常人一样从小就知道石头抛出去之后会掉回地面。牛顿也应该非常熟悉和了解文艺复兴几百年来欧洲学者对炮弹弹道学的研究成果。比如与牛顿一起在英国皇家学会服务的胡克就经常在皇家学会会员面前用炮弹或者子弹做空气阻力对于弹道的影响的实验，笛卡尔还在《笛卡尔通信》（1629）的一幅插画中显示自己做的炮弹竖射实验，希望知道炮弹直接朝与地面垂直的天上发射以后是否还会回到原点（图4）。
牛顿难道不能从前辈们或者同时代科学家们的这些炮弹实验中得到远比苹果更加直接和震撼的对于重力与万有引力之间关系的启示？涂院士或许会说牛顿没有读过《笛卡尔通信》，那么本文前面引用的图2是牛顿自己设计制作的关于炮弹在高山上发射以后掉回地面的插图，这应该直接证明牛顿是知道高空物体会像苹果一样掉下来，对吧？既然牛顿根本不需要通过观察苹果落地才能获得高空重物也会落地的知识，那他为啥会在84岁时对朋友私下讲这样一个荒诞的故事呢？牛顿真的讲过这个故事吗？这或许是永远无法解开的谜，但凡是有点逻辑思维头脑的人都不应该相信牛顿需要等到苹果砸头上才能想到万有引力。
图4. 笛卡尔（左）和朋友马林·梅森（右）一起观察大炮竖直朝天发射后如何垂直掉下来（图中的拉丁文是“炮弹还会落回原地吗？”采自常征《火药改变世界》第453页）。
最后，虽然《密码》一书揭示了“科学革命”是由文艺复兴以后几百年热兵器战争和国家间军备竞赛的产物，也指出了美苏冷战以及今天的美国军工复合体对于科技发展的重大推动作用，但是书中并没有得出结论说人类今后的科学发展必须而且只能靠战争与军备竞争来推动。正如汪涛在“与涂院士商榷，再论科学革命问题”一文（简称“汪文”）指出的：只是需要提醒一点，任何一本学术著作只能关注和集中解决某一个方面的特定问题，不可能在一本书中把所有问题全解决。《密码》一书就是解决中国四大发明传入欧洲之后，其中之一的火药与由此带来的战争方式变革，对欧洲科学发展，以及牛顿力学革命之间的关系。显然，我与文一教授都不可能认为战争、尤其火药时代的战争是推动科学进步的唯一动力。
参考文献：
涂传诒【涂文-1】：“火药导致牛顿革命的说法，不是历史事实！”，https://3g.163.com/dy/article/H791ETOV0511C3KH.html.
涂传诒【涂文-2】：“再论牛顿革命不是火药军备直接导致的，回复汪涛的商榷”，https://www.163.com/dy/article/H9BVKD870511C3KH.html.
汪涛：“对科学革命全新视角的解析——读文一教授《科学革命的密码》有感”，微信公众号“纯科学”，2021-12-11。
汪涛：“与涂院士商榷，再论科学革命问题”，微信公众号“纯科学”，2022-05-17。
常征：“赞叹+惊叹|中科院涂院士是不是疏忽了几个历史事实？”微信公众号“科技创新频道”，2022-06-10.https://mp.weixin.qq.com/s/RClLsoSRjVJWZJRM83vkiA.
常征：《火药改变世界》，华龄出版社，2021年5月。
文一：《科学革命的密码───枪炮、战争与西方崛起之谜》，东方出版中心有限公司，2021年11月。
[1]与这个思路相辅相成的另一个研究是常征的《火药改变世界》。这两条研究思路的关系与区别，参见我给《火药》写的推荐序。
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■ 背景简介：本文作者文一，获华西医科大学医学学士，美国圣母大学哲学硕士，美国爱荷华大学经济学博士，目前为上海交通大学安泰经管学院特聘教授。曾先后任香港科技大学经济系和美国康奈尔大学经济系助理教授，清华大学经管学院CCB讲席教授和博士生导师，清华大学中国人民银行五道口金融学院资深访问教授，美国联邦储备银行（圣路易斯分行）研究部高级经济学家兼助理副行长。本文2022年6月13日发表于微信公众号 纯科学（炮弹与“伽利略-牛顿”力学革命），风云之声获授权转载。
■ 责任编辑：陈昕悦
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