牛顿

牛顿（1642—1707），英国物理学家、数学家和天文学家，提出万有引力定律、力学三大定律、白光由色光组成的理论并开创微积分学，著有《自然科学的数学原理》《光学》等。

1642年圣诞节一大早，英国林肯郡的一家石头农舍里诞生了一个早产的、虚弱得可怜的男婴。分娩时，两个接生婆悲哀地预言，这个孱弱的婴儿将活不过这一天。结果这婴儿活到八十四岁，而历史证明，早年那颗不得不用特制皮衣领支撑住的“可怜、虚弱的小脑袋”，竟然拥有世上所知的最好的头脑之一。被封为爵士、种种荣誉加身的这颗脑袋的主人后来发了一笔大财。他的名字是，艾萨克·牛顿。

这个身体虚弱的小孩的家世里，并没有诞生天才的任何迹象。他父亲一事无成，在牛顿诞生前几周就去世了，年仅三十七岁。他母亲跟伍尔斯索普村子的邻居们，也没有任何不同之处。后来，遗传学家枉费心机地试图追溯艾萨克·牛顿三代以外的祖先，也并未找出他天赋的线索。

他的天赋是缓慢出现的。作为学童，牛顿常常是班级最后一名或接近最后一名——直到一次打架战胜了比他高大的男孩那一天。这男孩学业成绩比他强些，牛顿决定打赢这男孩，以证明自己更优秀。注意到他越来越用功，他的一位舅舅建议他必须接受高等教育，并在他十八岁时，让年轻的艾萨克进入剑桥大学三一学院念书。

牛顿从剑桥毕业的那一年，一场大瘟疫[318]爆发。这对他一生的成就具有重要影响。在恐怖的三个月间，伦敦十分之一的人口死亡。剑桥大学关门，二十三岁的牛顿回到伍尔斯索普“冥想”。在母亲农场十八个月的这些冥想，为他今后的所有成就打下了基础。孩提时代，牛顿一直被认为是个“心不在焉的人”。这种“心不在焉”的真实性格，在他被强制待在乡下期间变得很明显。显然，这个年轻人具有近乎惊人的注意力。他可以使用这种注意力，连续数小时对付最复杂的问题。与此联系在一起的，是另一个伟大的天赋——毫不费劲地深入到问题中心的一种直觉。

从最久远的时代，聪明人就已相信，太阳、恒星和行星具有与我们地球很不相同的超凡特性。不这样认为是很难想象的——直到牛顿出现。伏尔泰[319]后来断言，很可能见到苹果的掉落，使牛顿自问吸引苹果落地的力量，难道不是使月球保持在轨道上的那种力量吗？对牛顿来说，这种想法似乎比笛卡尔[320]的已被接受的理论更可靠。笛卡尔的理论认为：月球和行星是由涡旋绕着它们的轨道运行。这种涡旋是在被称为“以太”的一种看不见的、察觉不到的、又无法证明的物质里。牛顿不断地对这个问题进行研究，虽然他的成果直到二十年后才发表，但他到二十四岁时，已经发现运动定律和万有引力定律。他还发明了一个新的数学体系来证明他的理论：微积分。

在这十八个月期间，牛顿开始从事令人惊奇的各种其他研究：他发现了潮汐的规律；通过用花几便士从乡村定期集市上买来的三棱镜，进行了一系列出色的实验；他证明白光是由光谱中的所有颜色组成的，而每一种颜色通过一个三棱镜时，以自己特有的程度弯曲；他磨出透镜和反射镜，制造了一种新的望远镜。他年迈时，人们赞扬他对人类了解宇宙做出重大贡献。他说道：“我没有什么特殊的洞察力——只有耐心思考的能力。”他说，他的发现，是“靠把一个问题不断地放在我面前，直到第一缕曙光一点点地打开，进入天亮”。

牛顿对当时在伍尔斯索普的发现三缄其口。这一不宣布自己意图的习惯，将在后来使他卷入令人气愤的争论。1667年，他作为三一学院的研究员回到剑桥。数学教授艾萨克·巴罗认为，他是“一个具有特殊能力和卓越技巧的人”。巴罗1669年辞去教授职位时，安排当时二十六岁的牛顿接替自己。这个职务牛顿日后担任了三十二年。担任这个职务不久，英国皇家学会看到牛顿的新的反射望远镜，立即选他为皇家学会会员。对皇家学会的热心感到诧异，牛顿便递送了一份自己用光做实验并获得发明的陈述。

这份文件触发了一场风暴——不是因为实验不精确，也不是从中得出的结论值得怀疑，而是他的研究结果与当时持有的理论不一致，因此激起了种种抗议的声浪，以致牛顿最后厌恶地大声说道：“我看出一个人必须要么什么新东西都不发表，要么就成为捍卫它的奴隶。”从那以后，他比以前更不愿意公开他的研究结果了。

牛顿在还是大学本科生时就开始研究微积分，但除了巴罗教授外，他没有对任何人描述过自己的方法。若干年后，德国伟大的数学家莱布尼兹[321]提出差不多同样的体系。莱布尼兹起初承认他和牛顿同时研究一个相似的体系。但当争议发酵时，莱布尼兹的支持者们说，牛顿是采用莱布尼兹的。

为证明这一点，一位著名的瑞士数学家琼·伯努利[322]公布了两道题，挑战任何人一年之内解答它们。莱布尼兹解答出一题，在这一年快结束时他正在解另一道。当牛顿听人说起这两道题时，他不到二十四小时便都解出来了。他将答案寄给皇家学会。皇家学会不披露作者姓名将答案发表时，伯努利看到了，悔恨地评论道：“听其言而知其人。”这次测验毫无疑问地证明，牛顿确实发明了微积分，否则，他无法解答出这两个问题。

牛顿最伟大的著作《自然科学的数学原理》能够出版，主要是由于机缘。后来成为格林威治天文台台长的年轻聪明的埃德蒙·哈雷[323]，试图计算行星的运行轨道受阻。他前去找牛顿帮忙，惊奇地获悉牛顿已经计算出来了。但是搜寻了一番乱糟糟的抽屉，无法马上找到计算的结果——于是艾萨克·牛顿迅速地重新计算了一遍。

与此同时，哈雷意识到，牛顿那些被粗心大意地塞进书桌的文件格里、从未发表的研究成果具有很大价值，于是提出由他自己掏钱出版。牛顿同意。于是，《原理》[324]诞生了，它被赞颂为曾经出版过的最伟大的科学书籍。直到我们自己的时代，当艾伯特·爱因斯坦出版了他的相对论，这才有了一部像《原理》这样对人类思想发展具有重大影响的科学专著。牛顿阐明了宇宙的结构；爱因斯坦揭开了原子的秘密，证明能量和物质的身份。

在《原理》中，牛顿提炼和阐明他对行星以及它们的卫星的运动所发现的一切。在准备出版这本书的数月间，他常常一动不动地坐数小时，然后冲到书桌狂写数小时，甚至顾不上拉一张椅子坐下。他的秘书汇报说，他很少夜里两点之前睡觉——有时直到早晨五六点才上床，还常常忘记吃饭。他给书加了一个副标题：“世界体系结构。”即使数学家们也都发现这书很难读，不仅因为论述的问题复杂，而且因为牛顿有意使它难懂——以免他受到“数学上一知半解者们”的打扰。《原理》用当时通用的科学语言拉丁文写作，在很大程度上由数学公式和方程式组成。两世纪以来，它一直是世界科学思想的主要指南。

先前所有的思想家都认为，需要某种不断的力量，来使行星在它们的轨道上继续运转。在《原理》中，牛顿却认为，一个运动的物体，除非运用某种力量制止，否则它将永远以直线运行。行星以环形的路线运行，因为太阳的万有引力正好等于行星穿过太空运动的离心力。由于太空中没有摩擦力，因此不需要另外的力量来使它们永远以不变的速度环行。

牛顿阐释和探索他的万有引力定律：宇宙的每个粒子都对其他每个粒子具有地心引力。这种引力与粒子的质量的乘积成比例，而与粒子的距离的平方成反比。他说明如何确定太阳和行星的质量；他确立计算彗星轨道的规则；他证明，月球和太阳的万有引力产生地球上海洋的潮汐；同时，大潮发生在月球和太阳协力拉动的时候，而小潮出现在它们的力量相反的时候。牛顿说，他在行星系里发现的如此奇妙的一致性，想必是允许最高造物主（上帝）选择的结果。

牛顿一切成就中最伟大的成就，直到他去世后一个多世纪才到来。他的万有引力定律如此彻底地被接受，以至于当天文学家们发现，天王星有些偏离其预言的位置时，他们并不怀疑这理论的缺陷，而是断定，天王星一定是受到一颗尚未发现的行星的引力拉动的影响。依靠牛顿的定律，法国的勒威耶[325]和英国的亚当斯，自主地计算出这颗未被发现的行星的位置。勒威耶把他的计算结果寄给德国的加勒。加勒于1846年9月23日收到，当天夜里就到他的望远镜旁观察，并在指出的确切地点发现了这颗新行星。它被称为海王星。

牛顿从未结婚，倘若他一生中有过什么风流韵事，那么这种事的痕迹也从未曾出现。他伦敦舒适的家里的女主人，是他漂亮和活泼的外甥女凯瑟琳·巴顿小姐。牛顿中等身材，清秀、轮廓分明、脸色光亮红润、眼睛炯炯有神。他的所有生活习惯都是有节制的。有一次，有人问他为什么不抽烟，他回答说：“因为我不想获得任何新的生活必需品。”他很有赚钱的天分，股票炒得太成功，以至于留下了十六万英镑的遗产，这在当时可是一笔巨款。1705年在剑桥举行的一个特殊仪式上，安妮女王封他为爵士。牛顿是第一位获此殊荣的科学家。

艾萨克·牛顿八十五岁去世，最后安息在威斯敏斯特教堂，受到英国和世界的哀悼。如今，他依然在那儿安息，成为众多伟人陪伴下的最伟大的名字之一。关于他毕生的研究工作，他写道：“我不晓得自己在世人看来是什么样子，但扪心自问，我似乎一直像个在海滨玩耍的孩童，不时地转移自己的注意力，虽然有幸找到一块比平常更光滑的石子，或一枚更好看的贝壳，但真理的浩瀚大海，还都没有真正摆在我面前呢。”

罗伯特·斯特罗瑟