古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)


古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(1)

牛顿做光学实验


大自然和大自然的法则藏匿于黑夜之中;

上帝说,让牛顿出世吧!

于是世界一片光明。

——亚历山大·蒲柏

这首诗翻译成大白话就是:天不生牛顿,万古如长夜。



伟大人物对牛顿的赞誉

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(2)

凯恩斯


凯恩斯说:艾萨克·牛顿,1642年圣诞节降生的遗腹子,是最后一位可以接受博士朝拜的神童。

约翰·梅纳德·凯恩斯,英国经济学家,现代最有影响力的经济学家,是凯恩斯主义的创建者。凯恩斯主义、爱因斯坦的相对论和弗洛伊德的精神分析法,被人称为是20世纪人类的三大思想革命。

凯恩斯说的这句话是什么意思?

圣诞节是耶稣,也就是圣子,出生的日子。耶稣只有世俗的母亲,圣母玛利亚是处女受孕。他出生在一个马厩里,出生之时,天上升起了一颗明亮的星星。东方的博士们看到了,说一位犹太王出生了,于是他们顺着这颗星星的指引找到了耶稣。

凯恩斯把牛顿类比为耶稣。

法兰西思想之王、欧洲的良心、启蒙运动的泰斗伏尔泰说,牛顿是最伟大的人,因为他用真理的力量统治我们的头脑,而不是用武力奴役我们。

牛顿的宿敌,十七世纪的亚里士多德、德国的哲学家、数学家莱布尼茨说:从世界的开始直到牛顿生活的时代为止,对数学发展的贡献绝大部分是牛顿做出的。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(3)

莱布尼茨

法国著名的数学家和物理学家拉普拉斯说,《自然哲学的数学原理》是人类智慧的产物中最卓越的杰作。

法国天才,杰出的拉格朗日说,牛顿是有史以来最伟大的天才。

牛顿究竟干了什么,让这些伟大人物们如此称颂?

牛顿的成就

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(4)


牛顿干了什么,可以用杨振宁在《爱因斯坦的机遇与眼光》中的一句话话来概括:牛顿建立了世界的体系。人类只有一次机会去建立这个体系,而牛顿独自完成了这项伟大的工作。

牛顿的主要工作是在数学、光学、力学和天文学。数学,跟莱布尼茨分别创建了微积分。光学,光的粒子说,发明了反射望远镜。力学和天文学,牛顿三大运动定律,万有引力。这些理论奠定了现代科学的框架。

忘我工作的牛顿

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(5)

牛顿


牛顿每个领域的工作都是宗师级别的,给我们后世开创了一个理性时代,大家是不是认为他极为理性,是个忘我做研究的一位刻板的科学家?

一般人都会这么认为,流传的牛顿的小故事也这么说。有两个流传很广的小故事。

一个故事说牛顿把怀表当鸡蛋来煮。牛顿做实验做得非常投入,女仆让他把鸡蛋扔到锅里去煮。他在思考自己的问题,把怀表扔进锅里煮,而且还不知道。

还有一个小故事,说牛顿的一位朋友去看望牛顿,牛顿邀请他一起吃饭。饭菜摆上桌后,牛顿说他有个问题要去算一下,就进了书房没出来。朋友等啊等啊,等到饿了,牛顿也没有出来,就把饭菜给吃了。牛顿出来后,看着桌上的骨头说,我以为自己还没吃饭,看来是吃过了,于是又回去工作了。

凯恩斯告诉大家,错了。

凯恩斯的发现

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(6)

牛顿手稿


凯恩斯是牛顿的超级粉丝,他终生都在研究牛顿。在1936年,凯恩斯在一个拍卖会上拍得了一箱子牛顿的手稿,他研究之后,发现牛顿的真实形象跟原来19世纪书里写的完全不一样。

凯恩斯写了一篇文章,他准备在牛顿诞辰300周年,也是1942年的时候宣读的,那时恰巧是二战时期,没有做这个庆祝活动,推迟到1946年,而1946年凯恩斯去世了,那篇文章是凯恩斯的弟弟在剑桥大学三一学院读的。

凯恩斯也是剑桥大学毕业生,他对牛顿的研究,让大家对牛顿的印象完全改变了。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(7)

剑桥大学

凯恩斯获得的手稿是牛顿在剑桥期间的工作手稿。按凯恩斯的研究,牛顿的人生分为两个阶段,第一阶段就是在剑桥当教授的时期,那时的牛顿是一位思想家。第二阶段,牛顿从剑桥大学出来,去了伦敦,当造币厂总监,当了社会活动家。

第二阶段是我们熟悉的牛顿,第一阶段的牛顿我们都不熟悉,虽然他所有的科学工作都是第一阶段做的。

凯恩斯说,牛顿虽然开启了理性时代,他不是理性时代第一人,反而是最后一位魔法师,最后的奇迹之子。凯恩斯认为称呼牛顿为“东方的博士”是对牛顿恰如其分的尊敬。

牛顿虽然在科学上做了很大的成绩,但他并没有在我们认为的科学上花费很多时间。

《自然哲学的数学原理》

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自然哲学的数学原理


牛顿最伟大的著作《自然哲学的数学原理》是怎样产生的呢?是偶然间产生的。

有一次,哈雷去找牛顿。哈雷就是“哈雷彗星”里的那个哈雷。1684年,哈雷去找牛顿。哈雷问牛顿,如果太阳的引力与行星离太阳距离的平方成反比,他认为行星运动的曲线是什么样的。牛顿马上回答,说是一个椭圆。哈雷很高兴,因为关于这个问题,他正在和胡克,也是牛顿的一位老对手,正在讨论,胡克说他做出来了,但好几个月都没拿出结果来。哈雷就问牛顿,他怎么知道的?牛顿说,他曾经计算过。哈雷就问他要计算材料。牛顿找了一阵没找到。

这个非常让人吃惊,因为行星运动的曲线能定出来是个很了不起的成就.按现在的说法,就是一个诺奖级,或者超过诺奖的成果。但牛顿没找到,哈雷自然不答应,让牛顿重新算一下。

牛顿答应重新算一下,先写了一篇有9页的论文,后来又扩充,成了《自然哲学的数学原理》,一共有3大卷。这本书写了两年。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(9)

哈雷

这本书如果没有哈雷真的可能出不来,在书稿快要完成的时候,牛顿和胡克关于谁发明了平方反比定律开始争吵,牛顿刚开始都不想公开第三卷,在哈雷的劝说下,牛顿才交出了第三卷。这三卷书的出版费也是哈雷出的,牛顿一分钱不出。

最速降线问题

还有一件事,也能看出牛顿的厉害之处。瑞士有个伯努利家族,家里出了好几位极为著名的数学家,我们在大学里学过的伯努利流体方程就是他们家的作品。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(10)

伽利略

早先,伽利略研究过一个问题,一个质点在重力作用下,从一个给定点到不在它垂直下方的另一点,如果不计摩擦力,问沿着什么曲线滑下所需时间最短?

伽利略研究了8年,得出圆弧比直线快,但他没有证明圆弧是最快的。伯努利家族的约翰·伯努利研究了这个问题,花了2个星期的时间,找到了最速曲线。

约翰·伯努利并没有把这个结果公布,反而在当时的学术杂志上点名著名数学家来回答这个问题,给了6个月时间,如果回答不出来,他就公布答案。

自然,牛顿的大名被点了。牛顿那时已经去造币厂工作了,他是很有个性的人,哪里允许被人指名来解答问题。他公开说,他永远不会打开这封邀请信。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(11)

最速降线

不过,作为一位超级天才,以研究难题为乐的牛顿,岂会忍得住这个诱惑?牛顿解了,只花了一个晚上,就做出来了。牛顿匿名把这解答寄给了约翰·伯努利。伯努利惊叹道,我从这利爪认出了雄狮。

浮士德式的牛顿

凯恩斯收集的牛顿的手稿超过了100万字,大部分都是关于神秘事物、神学、炼金术、长生药。凯恩斯说,牛顿是位魔法师,心灵受到了魔鬼的诱惑,集哥白尼和浮士德于一身。

哥白尼是位科学家,他第一个提出了日心说,否定了教会的地心说,把人们拉入了理性思考的世界。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(12)

浮士德

浮士德是德国文学家歌德创作的《浮士德》里的主角,他原先是位博士,天天躲在书斋里清心寡欲做研究。后来,他跟魔鬼做个个交易,用死后自己的灵魂来交换现世的随心所欲的追求、刺激,极为疯狂。

牛顿在剑桥的生活,在凯恩斯看来,也是极为疯狂,但又是在牛顿理性思想指导下的疯狂。

在牛顿看来,整个宇宙、世上万物是一个秘密,有密码可循,他能找到这些规律。牛顿确实找到了宇宙运行的规律了,他还要找物质的秘密,长生的秘密、不朽的秘密、上帝的秘密,以及各种神秘事物的秘密,所罗门的圣殿、大卫书等。

牛顿给自己建立了一座实验室,在那里他各种实践。他在写《原理》的时候,在春季和秋季的几个星期中,他的炼金炉子的火都没有熄灭过,一直熊熊燃烧着。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(13)

炼金术

他也早已抛弃了当年正统的信仰。在牛顿那个时代,这是非常骇人听闻的事情。牛顿去世后,有位主教奉命来检查牛顿的这些资料,想把它出版,但他看了这些资料后,吓坏了,合上盖子走了。

这一段让我想起了达芬奇。这位比牛顿差不多早200年的奇才,他干的也是惊世骇俗的事情。他为了研究人体结构,偷偷去墓地偷尸体。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(14)

达芬奇的解剖手稿

也让我想起了爱因斯坦。爱因斯坦也是相信“神”,也是相信宇宙是个秘密,有密码可循,而且在研究中直觉和灵感最重要。

感觉上这些天才人物们眼中的世界跟我们普通人的不一样。他们确实是神。

哈雷感叹道:没有任何凡人比牛顿更接近神。

我想,牛顿自己也明白自己的使命。牛顿在他的巨著《自然哲学的数学原理》第三卷的前言里写到:

现在我要演示世界体系的框架。

牛顿的世俗生活

牛顿去了伦敦的生活,我们是知道的。在去伦敦前几年,1689年,牛顿失去母亲,他对母亲极为依恋。母亲的去世对他打击很大,他近乎精神失常,2年疯狂之后,才慢慢好转。

牛顿经过这件事后,失去了他的魔法,走出剑桥后,成为了一位世俗的普通人。即便是普通人,他也是当时最强的大脑。他在解答伯努利提出的最速降线的时候,是1696年,已经在铸币厂了。他当皇家学会的主席,被封为勋爵,当铸币厂的总监,在伦敦,牛顿是一位最耀眼的大人物。

古希腊的太阳神故事(跟教科书中不一样的牛顿)(15)

英国皇家学会

凯恩斯说,牛顿拥有几乎所有种类的罕见智力才能──律师、史学家、神学家,而不仅仅是数学家、物理学家、天文学家。当然,还是吵架小能手,跟胡克、莱布尼茨等吵架,都没有输过。

牛顿虽然跟很多人吵架,其实他的管理能力也是非常厉害的,他担任的铸币厂总监本来是个闲职,但牛顿把它干得极为出色,狠狠打击了假币。

而且牛顿理财也是很厉害。虽然很多故事都说,牛顿不会炒股,在英国巨大的投机泡沫,南海泡沫中损失惨重。炒股的人如果炒不好股,也不会太在意,因为牛顿也失败了。牛顿那句话:我能计算出天体的运行轨迹,却难以预料到人们如此疯狂,广为流传。

事实上,这是故事的上半段,下半段是,牛顿最终从南海泡沫里恢复了,在他去世前,他是一位非常富有的人。



牛顿究竟是位什么样的存在?越了解,越敬畏,越不可思议。

就以牛顿墓碑上的一句话结束本文吧:

让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在!


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