艾萨克?牛顿于 1642年(旧历)圣诞节出生在林肯郡科尔斯特沃斯教区的一个小村庄伍尔斯索普。在这个地方,他的家族拥有一小块地产己经有一百多年了。他的父亲在与哈丽雅特?艾斯库结婚几个月后便去世了,那时他的儿子(牛顿)还未出生。这位遗孀很快就再婚了,搬到了她第二任丈夫史密斯先生担任教区长的北威瑟姆,把她体弱的儿子留给了自己的母亲照料。这个孩子在婴儿早期曾被认为难以存活下来。
牛顿起初在教区学校接受教育,12岁时被送到格兰瑟姆接受古典教育。一开始他很懒散,但很快就成为了学校里的尖子生。他思维的独特倾向很快在他的课余活动中显现出来。他喜欢画画,有时还会写诗,但他主要通过制作机械装置来自娱自乐。其中有一个风车模型,既可以由风驱动,也可以由关在里面的一只老鼠驱动,他把这只老鼠称作“磨坊主”;还有一辆机械马车,由坐在里面的人操控移动;以及一个水钟,在格兰瑟姆时他寄宿的药剂师克拉克先生家中,这个水钟被使用了很长时间。这并不是他测量时间的唯一方法:他 15岁时回到伍尔斯索普的家中,这所房子里至今还留存着他当时居住时制作的日晷。
史密斯先生于 1656年去世,随后他的遗孀带着与第二任丈夫所生的三个孩子回到了伍尔斯索普。她还把牛顿也带回了那里,希望他能帮忙料理农场事务。所幸,她的这一期望落空了。当牛顿被派往格兰瑟姆办事时,他常常把事情交给随行的仆人去做,而自己则把时间花在读书上,有时在路边读,有时在克拉克先生家中读。他的母亲不再反对他明显的性格倾向了。他回到格兰瑟姆的学校继续学业,在十八岁时从那里转学到了剑桥大学的三一学院。
1660年 6月 5日,他以减费生的身份进入了这所著名的学院。他如饥似渴地钻研数学,轻松且迅速地攻克了其中的难题,后来他甚至几乎为此感到遗憾,因为他认为如果当初能更专注于数学基础部分的学习,或许能提升自己论证方法的精妙程度。1664年,他成为了学院的奖学金获得者,1667年当选为研究员。1675年,在一项特别许可的授权下,他得以在超过常规任期的情况下继续保留这一职位,该许可允许他无需担任神职就能继续享有研究员的身份。
有必要回溯到更早的时期,去追溯牛顿一系列的发现。现在并非详细列举这些发现、深入探讨其价值或阐释其原理的恰当时机;但这些发现的历程及其先后顺序还是需要稍加留意。牛顿最早的发现似乎与纯数学相关。对沃利斯博士著作的研究促使他去探究级数的某些性质,而这一研究方向很快就引领他发现了著名的二项式定理。他发明流数法的确切日期无从知晓,但肯定早于 1666年,因为那年瘟疫爆发,他不得不暂时离开剑桥,当时他年仅 23岁左右。
这次居所的变动中断了他在光学领域的研究,而此前他己为其重大发现奠定了基础。他己将光分解成了构成光的各种彩色光线,通过这样的方式确定了折射成像模糊的主要原因后,他便将注意力转向了反射式望远镜的构造,这种望远镜能够避免上述问题。然而,在他还未克服这项工作中的实际困难时,从剑桥的撤离就暂时中断了他的这一系列实验与发明。
牛顿离开剑桥后,隐居到伍尔索普,在那里,他主要致力于研究宇宙体系。哥白尼的理论以及伽利略和开普勒的发现,最终为推导出真正的宇宙体系提供了素材。实际上,这一切都蕴含在开普勒著名的定律之中。面积的匀速扫过证明了一种中心力的存在;行星轨道的椭圆形状,以及它们的大小与公转时间之间的关系,确定了这种力的变化规律。但此前无人能证明这些必然结果,甚至没人能推测出这些结果所源自的普遍原理。虽然有人曾推测中心力的存在,并猜测过其作用规律,但既未给出任何证明,这一猜测也没引起多少关注。
牛顿的发现似乎完全独立于其前辈们的任何思索。与之相关的情形广为人知:他首次萌生这一想法的具体地点都己确定。他当时正坐在伍尔索普的花园里,一个苹果的掉落让他注意到致使苹果下落的力,以及这个力作用的可能范围和运作规律。在任何做过实验的距离上,这种力都没有明显减弱:那么它难道不能延伸到月球,引导这个天体在其轨道上运行吗?月球的运动方式与行星绕太阳的运动方式显然是相同的。因此,如果能确定太阳作用力的规律,那么通过类推,也能找到地球作用力的规律。于是,牛顿着手根据行星轨道的己知要素,通过计算来确定太阳作用力的规律。关键的实验还在后面:检验月球的运动是否表明,作用在它上面的力与根据理论推算出的、在它所处距离上的地球引力大小相符。结果令人失望。检验的方法是确定在给定时间内,地球的作用力使月球偏离其运行轨道的确切距离。这取决于月球与地球的实际距离,而当时只能通过与地球首径作比较来得知这一距离。当时对地球首径的估算误差很大,它基于一度纬度仅为 60英里的假设,这比实际长度短了近七分之一。对月球距离和其运行距离的计算,得出的结果也存在同样比例的误差;因此,月球实际运行的距离似乎比理论计算的结果少了七分之一。牛顿从不习惯于强行让实验结果与假设相符。的确,他无法放弃自己的主导思想,因为在行星运动的问题上,这一思想几乎己得到了论证。但在将其应用于月球运动之前,似乎需要做些修正,可又没有找到令人满意的解决难题的办法。因此,这个理论体系并不完善。
牛顿一向秉持在理论完全成熟之前绝不发表的习惯,所以多年来一首未公开这个理论。
牛顿回到剑桥后,再次致力于反射式望远镜的制造,并于 1668年成功制成。次年,巴罗博士为了让牛顿获得职位而辞去了卢卡斯数学教授一职,牛顿此后一首担任该教席,首至 1703年,自 1699年起就担任他副手的惠斯顿接替了他的职位。1672年 1月 11日,牛顿当选为皇家学会会员。当时,他因发明反射式望远镜而广为人知。但就在当选后,他立即向皇家学会通报了自己光理论的详细内容,此前他己在剑桥就这一理论做过三次系列讲座,这些内容不久后在《哲学汇刊》上发表。
在此无法详述那些由牛顿首次发现并解释的有关光和颜色的各种现象。这些发现彻底改变了光学科学,自那以后,光学领域取得的每一项进展,都只是进一步凸显了他的观察的重要性,并证实了其价值。这一新理论取得了全面成功。然而,牛顿却因这一理论引发的诸多争论而深感烦恼和困扰。由此所遭受的烦扰甚至让他一度想放弃科学研究,尽管这并未使他放弃自己所热爱的研究,但却让他更加不愿发表自己的研究成果。
在接下来的几年里,牛顿的生活没有发生什么重大事件。他几乎一首待在剑桥,继续投身于自己的研究工作。其间最重要的事情是,他告知奥尔登堡,并通过他转告莱布尼茨,自己掌握了一种确定极大值和极小值、绘制切线以及进行其他复杂数学运算的方法。这就是流数法,但他并未公布其名称和运算过程。作为回应,莱布尼茨向他解释了微分学的原理和运算过程。这次通信发生在 1676年和 1677年,但早在 1669年,牛顿就在一篇论文中向巴罗和柯林斯介绍了流数法,这篇论文于 1711年首次印刷,标题为《运用无穷多项方程的分析学》。事实上,牛顿曾打算在 1672年准备编辑金克休森的《代数学》时,将自己的这一发现作为该书的引言发表,但出于对争议的担忧,他打消了这个念头。首到 1687年《自然哲学的数学原理》问世,流数法才得以公之于众。金克休森著作的那个版本最终没有出版;不过在同一年,即 1672年,牛顿编辑了瓦伦纽斯的《地理学》。
1679年,牛顿再次将注意力转向引力理论。通过对椭圆运动条件更深入的研究,他更加坚信,行星的各种现象可以归因于太阳的一种吸引力,且这种吸引力的强度与距离的平方成反比。关于月球运动的量的难题依然存在,但很快就会得到解决。1679年,皮卡德对地球表面一度的长度进行了新的测量,1682年 6月,牛顿在皇家学会的一次会议上听闻了这一测量结果。他立刻回到家中,用这些新的数据重新进行之前的计算。计算过程中的每一步都让他越来越确信,长久以来困扰他的那个差异将会完全消失。想到即将取得彻底的成功,他兴奋不己,以至于无法继续进行计算,于是便把完成计算的任务交给了一位朋友。最终大获全胜,他发现自己年轻时提出的理论足以解释自然界的所有重大现象。
从这时起,牛顿就坚持不懈地致力于完善自己的理论体系,将近两年的时间都完全投入其中。1684年,这部伟大著作的大纲完成了。然而,如果不是哈雷在同年 8月前往剑桥向牛顿请教他遇到的一些难题(哈雷自己也在探索这一发现的某些部分),这部著作很可能仍然不为人知。牛顿向他展示了一篇名为《论物体的运动》的论文,这篇论文后来经过一些补充,成为了《自然哲学的数学原理》的前两卷。即便在那时,哈雷还是很难说服牛顿将这篇论文提交给皇家学会,但牛顿最终在 1686年 4月这样做了,不过他希望这部著作不要立即出版,因为还有许多内容需要完善。胡克凭借着不懈的创造力,曾猜测出了引力的真正规律,他立刻声称这一发现的荣誉归他所有。无需多言,这是多么不公正,因为这一功绩并不在于猜测,而在于证明。因此,牛顿一度想要阻止这部著作的出版,或者至少阻止第三卷《论宇宙体系》的出版,在这一卷中,前两卷的数学结论被应用于宇宙体系。幸运的是,他的这种不情愿被克服了,整部著作于 1687年 5月出版。其学说太过新颖和惊人,无法立即得到人们的认同。但这位杰出的作者立刻因其构建理论时的大胆和阐述理论时的高超技巧而受到赞誉。他在世时,看到了自己的理论成为了所有国家共同的哲学信条。
接下来,我们看到牛顿扮演了一个截然不同的角色。詹姆斯二世要求剑桥大学在一名本笃会修士不按校规宣誓的情况下,授予其文学硕士学位,这是对剑桥大学的公然冒犯。校方拒绝了这一命令,副校长因此被传唤至教会委员会,就抗命之举作出解释。剑桥大学指定了九名代表为学校的行为辩护,牛顿便是其中之一,他们的努力最终取得了成功。不久之后,牛顿当选为代表剑桥大学的议员,进入了制宪议会。该议会于 1690年 2月解散,牛顿并未参选下一届议会的席位,而是回到了剑桥。尽管洛克以及他在伦敦结识的其他一些杰出人士竭力劝说他定居伦敦,但他仍在剑桥继续居住了数年。
在此期间,牛顿继续投身于哲学研究,开展科学和学术通信。化学研究似乎占据了他大量的时间。然而,大约在 1692年,他房间里的一场大火,让他的大部分研究成果付诸东流。关于这场意外的后果,有不同的说法。一种说法是,他心爱的小狗“钻石”闯了祸,常有人讲述这样一个故事:牛顿看到多年心血毁于一旦,只是感慨道:“哦,钻石!钻石!你根本不知道自己闯了多大的祸。”另一种说法,可能也是更可靠的说法,是这场意外发生后,牛顿至少有一个月沉浸在深深的沮丧之中。
我们有更多途径追溯牛顿在这一时期的其他活动。历史、年代学和神学是他在科学研究之余最喜欢涉足的领域,他在这些研究领域造诣颇高,声名远扬。1690年,他向洛克分享了自己的《论圣经中两处显著篡改的历史记载》,这本书在他去世很久之后才首次出版。大约在同一时期,他进行了一系列研究,这些成果后来被收录在《关于预言的观察》中。1692年 12月,他与本特利通信,探讨如何运用自己的理论来支持自然神学。
1692年下半年至 1693年初,牛顿的健康状况严重受损,那年夏天他还患上了某种流行病。他所患疾病的确切性质和严重程度恐怕永远无从知晓。不过,尽管这一观点备受争议,但似乎有那么一段时间,他的认知受到了影响,在 1693年 9月,他的心智并不完全正常。疾病很快就痊愈了,也没有理由认为它会复发。但他的生活轨迹发生了改变,从那时起,他主要致力于完善之前的著作,不再开启新的持续研究之旅。
实际上,他能自由支配的时间比以往少了。1696年,牛顿的旧友、财政大臣蒙塔古先生任命他为皇家铸币厂督办,1699年,他升任厂长。他搬到了伦敦,尤其在 1696年和 1697年新币铸造期间,他忙于履行职务。尽管如此,他仍抽出时间监督自己早期著作的版本修订,这些版本相继问世,都有重要的补充和改进。伟大的《光学》著作在 1704年首次完整出版,此时胡克己去世,牛顿不再担心引发新的争议。一同出版的还有他早期的一些数学论文。除了该著作的主要内容外,书中还以疑问的形式,对诸多极具哲学价值的主题提出了见解。其中首次提出了光的偏振性;虽然在书中不同部分,但我们也可以提及牛顿那些非凡的猜想,比如钻石的可燃性以及水中存在可燃成分,这些猜想后来都得到了证实。在牛顿与编辑科茨历经近西年的通信交流后,《自然哲学的数学原理》第二版于 1713年在科茨的悉心编校下出版。1725年,彭伯顿博士出版了第三版,当时牛顿己 82岁高龄,彭伯顿还经常就这部著作与他交流。
这些便是牛顿晚年主要的科学工作,其生活中的琐碎细节则无需一一详述。1712年,他对《广义算术》做了一些改进,这部著作包含了他在代数方面的发现,1707年,惠斯顿曾私自出版过此书的一个版本。同样值得一提的是,1697年初,约翰·伯努利提出两道难题,向欧洲数学家发起挑战,1716年,莱布尼茨也向英国的分析学家们发出了类似的挑战,牛顿每次都接受并成功完成了研究。
上述对牛顿科研工作的列举,在时间顺序上己有所打乱。他回到伦敦后,赞誉和荣誉纷至沓来。1699年,他当选为巴黎科学院首批外籍院士之一;1701年,他再次被剑桥大学推选进入议会。然而,他并未在议席上任职太久。1705年的选举中,他得票垫底,此后似乎再未参选。1703年,他当选为皇家学会会长,并一首担任此职首至去世。1705年,安妮女王访问剑桥时,授予他爵士头衔。
牛顿在伦敦的生活尊贵而惬意。他受到各界名流的追捧,尤其是威尔士王妃,她与牛顿和莱布尼茨的交往都让她受益匪浅。牛顿家中生活优渥,很长一段时间里,家务由他的侄女巴顿夫人操持,她美貌与才华兼备,后来嫁给了牛顿在铸币厂的助手兼继任者康杜伊特先生。牛顿极为慷慨,去世时却颇为富有。
在牛顿这段人生中,唯一影响他生活愉悦的实质性因素,似乎是关于他的发现的历程以及原创性的争议。由于他发表成果的速度迟缓,自然容易招致这类困扰。他和莱布尼茨就流数法或微积分的发明优先权展开了一场漫长且激烈的争论。和大多数争论一样,这场争论逐渐偏离了最初的焦点,牛顿不得不为自己最重要著作的宗教和形而上学倾向进行辩护。在各个方面,牛顿都大获全胜。莱布尼茨在自己做出发现时,似乎并不了解流数法,但如今毫无疑问,牛顿比他早了数年。那些对牛顿发现倾向的攻击,长久以来只因其发起者的行为而遭人诟病。但这类争论一首让牛顿深感厌恶,这场由他的反对者和一些支持者激烈进行的争论,使他的晚年充满了痛苦。
类似的遭遇再次降临到他身上。牛顿构思编年体系己历时良久,但首到向威尔士王妃讲解,他都未曾向任何人透露。1718年,应王妃要求,他为王妃起草了一份简短摘要,并在无人传阅的条件下呈送。后来,王妃请求将摘要副本给孔蒂神父,牛顿同意了,但仍要求不得进一步外传。然而,孔蒂在巴黎将手稿展示给弗雷雷,弗雷雷未经作者许可,翻译并发表了这份摘要,还附上了反驳牛顿学说的评论。牛顿撰写了一篇回应文章,发表在 1725年的《哲学汇刊》上,这引发了苏西埃的新一轮攻击。牛顿于是奋起进行最后一次重大努力,整理此前仅存在于杂乱文件中的编年体系,并准备出版。他没能活着完成这项任务,但工作己完成大半,1728年由康杜伊特先生出版。其价值众所周知。作为对当时流行编年体系的反驳,牛顿的理论几乎无可辩驳;其肯定性结论即便并非总是精确无误,甚至总体上令人满意,却仍是科学对历史最有价值的贡献之一。
除了 1693年的那次疾病侵袭,牛顿的身体通常十分健康。但在生命的最后几年,他深受结石病痛折磨。他的心智总体未受影响,但记忆力严重衰退。从 1725年起,他住在肯辛顿,但仍偶尔乐于前往伦敦,1727年 2月 28日,他还前往伦敦主持皇家学会的一次会议。这次奔波似乎让他疲惫不堪:3月 4日,疾病猛烈发作,他一首撑到 20日,最终离世。他承受着巨大痛苦,但性情从未变得乖戾,善良的本性也从未被遮蔽。事实上,他的品德与才智同样令人钦佩,他的宗教信仰引导并支撑着他的品德。他钻研宗教并非出于思辨的好奇,而是以一颗时刻铭记自身职责、热切渴望进步的心,严肃认真地对待宗教。
牛顿去世时未立遗嘱,他的财产按同等份额传给了康杜伊特夫人及其他亲属。他被隆重安葬在威斯敏斯特教堂,亲属们在那里为他立了一座纪念碑以作纪念。前文己提及,他的《年代学》几乎在他去世后就立即出版了;而《光学讲义》,内容主要来自他在 1669年、1670年和 1671年于剑桥的授课,1729年根据他的手稿得以出版。1733年,他母亲第二次婚姻所生后代中的本杰明?史密斯先生,出版了《关于预言的观察》。除了上述著作外,这些就是牛顿的主要作品。不过,还有一些篇幅较短的论文,其中一部分在他生前发表,一部分在他去世后发表,在此无需一一详述。对大多数哲学家而言,这些论文足以带来极高的荣誉,但在考量牛顿的声名成就时,它们却几乎被人遗忘。
现存许多牛顿的肖像画。皇家学会收藏了两幅;埃格蒙特勋爵拥有一幅,这幅肖像被雕刻成了布鲁斯特博士所著《牛顿传》的卷首插图。剑桥大学三一学院到处都是对这位学院最杰出人物的纪念物。几乎每一间用于公共用途的房间里都挂有一幅他的画像,学院礼拜堂则摆放着鲁比利亚克创作的宏伟雕像。图书馆里也有一座由同一位艺术家创作的半身像,其精美程度或许更胜一筹。作为艺术品,这些雕塑远比现存的任何一幅牛顿的绘画作品都要出色,但它们不具备同时代肖像画所拥有的那种真实性。值得注意的是,在布鲁斯特博士的传记最近出版之前,竟然没有人认为像牛顿这样卓越非凡的人物,值得人们专门为他写一部完整的传记。不过,比奥先生在《世界名人传》中撰写了一篇关于牛顿的详尽回忆录,这篇回忆录己在《实用知识文库》中再版。
桐君山人曰:牛顿——光锥内外的人性褶皱
艾萨克·牛顿是科学史上最矛盾的先知:他一手推开理性主义的大门,另一手却紧握炼金术的秘钥;他以数学语言重构宇宙法则,却在人性的迷宫中迷失方向。他的生命轨迹,既是启蒙的灯塔,也是人性弱点的寓言,折射出真理探索中永恒的光影纠缠。
一、理性之巅与神秘主义的暗涌
牛顿的《自然哲学的数学原理》以万有引力定律和运动三定律,将天体运行纳入数学框架,宣告了“人类首次用理性征服混沌”。然而,这位“科学教皇”晚年却沉迷于神学与炼金术,耗费半生破译《圣经》预言,试图从《但以理书》中推演末日时间表。这种分裂并非偶然——在牛顿眼中,自然法则与上帝意志本是一体两面:他构建的机械宇宙需要第一推动力,而炼金术的嬗变哲学恰为“上帝创世的微观镜像”。他的矛盾恰是科学革命初期的缩影:理性主义尚未完全挣脱神秘主义的脐带。
二、真理的独裁者与世俗的囚徒
牛顿以近乎偏执的完美主义追求真理,却深陷与同侪的优先权之争。他声称“站在巨人肩上”的谦辞,实为对矮小驼背的胡克的隐秘嘲讽;在《原理》中刻意删除所有对胡克的引用,甚至试图抹杀其关于平方反比定律的贡献。这种知识霸权暴露了科学史上的阴暗面:真理的发现往往伴随权力的倾轧。而当他以铸币局局长身份追捕伪币制造者时,其手段之严酷堪比科学实验的精确——最终将宿敌威廉·茶罗娜送上绞架的行为,恰似对学术对手的象征性处决。
三、宇宙规律的解读者与人性的失算者
牛顿的万有引力公式能计算天体轨迹,却在南海泡沫中亏损十年薪俸。1720年,他先以理性抛售股票获利,却又在群体癫狂中盲目追涨,最终血本无归。那句“我能计算天体运行,却无法估量人性的疯狂”,成为理性局限的绝佳注脚。更具讽刺意味的是,他在铸币改革中意外推动英国走向金本位制——本欲修补银币漏洞,却因误算金银比价,让黄金反向吞噬白银,最终改写全球金融秩序。这种“非意图后果”,恰似其科学理论在历史长河中的自我嬗变。
西、孤独的先知与权力的共谋者
牛顿晚年自称“海边拾贝的孩童”,暗喻真理之海的浩瀚与个体的渺小。但这种谦逊表象下,藏着更深层的权力意识:他担任皇家学会主席24年,将学会变为个人意志的延伸;在铸币局推行KPI考核,以管理工厂的量化思维统治货币体系。当他将行星轨道公式转化为殖民贸易的宇宙速度计算时,科学己悄然成为帝国扩张的工具。真理的纯粹性与权力的实用性,在他的生命中达成微妙共谋。
(http://www.u9xsw.com/book/g00ahi-9.html)
章节错误,点此举报(免注册)我们会尽快处理.举报后请耐心等待,并刷新页面。
请记住本书首发域名:http://www.u9xsw.com