淺析牛頓與現代文明世界的誕生

趙 云

（山西農業大學信息學院，山西 晉中 030800）

淺析牛頓與現代文明世界的誕生

趙 云

（山西農業大學信息學院，山西 晉中 030800）

2015年，廣義相對論提出整整一百年，所有的輿論都指向了偉大的愛因斯坦改變了我們的世界觀、宇宙觀，與此同時一部科幻大片《星際穿越》也將人們的視野再一次轉向科學與現代世界的關系；近期發現的引力波又讓大眾對于科學與人類的未來充滿期待，而忽略了最重要的部分——現代文明的構建恰恰是從牛頓所生活的17世紀的英國開始的。這篇文章通過分析17世紀英國的科學背景、宗教以及文化背景，與牛頓同時代的科學家之間的關系，闡述牛頓以及與他同時代的科學家對于現代文明世界構建的作用和影響，并提出身處于現代文明的我們應當如何正確看待這個時代的科學發展甚至人類文明的發展，以及如何對未來進行準確的分析和評價。

牛頓；觀念體系；科學家群體；湯淺現象

在所有人的童年中，牛頓是大家都喜歡的人物，并且都想成為像他一樣偉大的科學家；但從中學起，所有人都討厭他，因為他成為了我們的物理老師，甚至成為了試卷上的考試題。所以無論牛頓多么偉大，那些受過義務教育的普遍大眾對他敬而遠之，沒有好印象，在大多數人的青春年代為難過大家。所以，除了我們這些搞科學研究的人之外，沒有多少人會喜歡他。

討論“牛頓與現代文明世界誕生”這個問題的出發點是因為在今天這個被電子設備與互聯網包圍的時代，大家獲取知識的難度大大降低，可是這種求知方式卻與讀書存在很大不同。利用網絡求知它的方向是“向前”，即了解這個世界上有什么新東西、新發明等，而讀書學習卻是“向后”，這也導致了一種現象，人們會慢慢發現自己對整個世界毫不了解，小到桌子如何制作出來，大到強子對撞機如何產生新的物質微粒，這是一種空間上的障礙；另外一種是時間上的障礙，例如太谷為什么叫太谷這樣的問題。綜上，我們看起來雖然是一個個活蹦亂跳的自由的人，而實際上我們都被空間與時間這兩座高墻圍阻，唯一能夠翻越的辦法就是“向后”看這些知識。所以，讀書甚至做科學研究的終極目的，就是為了搞清楚自然科學與哲學的終極目標——生命從何而來，又將去向何方。這個“來”在哲學中指人類的觀念體系，譬如“自由”“平等”“科學”，這些觀念在中國倒退幾十年，在西方倒退幾百年沒有人知道是什么。所以現在的人類生活在一個觀念體系的“至高點”上，在我們下面的是人類豐富的觀念構成的“地基”。比如中國的雕版印刷術，來源于兩河流域的印章文化、印度的佛印文化、中國的碑板拓片以及中國的造紙術與油墨技術，是多種技術組合之后的技術品種。再比如“0”這個數字是人類最偉大的發明之一，如果沒有0，就沒有現代數學，更不用說我們的“物理學大廈”。而發明0的印度人，在自己的宗教中，存在“空”這種天然的概念，印度人甚至還精準地測量出了許多我們在語文書當中用到的時間概念，如“1剎那=1念=0.018秒”。所以在互聯網時代分析牛頓要比其他時候更加重要。牛頓不僅是科學史上的巨匠，為我們創造了力學三定律、萬有引力定律，更重要的是牛頓創造了一整個時代的觀念系統，是重大的轉折點。英國詩人波普在牛頓去世后寫下了聞名世界的墓志銘“自然和自然界的規律，隱藏在黑暗里。上帝說：讓牛頓去吧！于是，一切成為光明”，在今天，它才是牛頓真實的價值所在。

在牛頓之前，人類是一個非常可憐的、看老天爺臉色吃飯、在非?？癖┑淖匀恢ο缕堁託埓奈锓N，人類的生存系統非常脆弱。但牛頓這一生只做了一件事，從蘋果落地到潮汐現象，最后到行星之間的運動關系，一切井然有序，符合他在紙上寫下來的幾個定律（力學三定律，萬有引力定律），即我們生活在一個可以用數學來推算的精密系統中（霍金也曾提出過“人擇宇宙”的觀點），有規律可循。更可怕的是，一旦我們掌握了它，便可以繼續向下延伸。直到今天，我們有了相對論、量子力學，并且在不久前“看”到了引力波！雖然還有大量規律沒有向我們展現，有些還像謎一樣，我們仍然可以用數論中的知識來打趣“世界上，無理數比有理數多得多，那么有道理的事情比沒有道理的事情多得多”。這一切的一切，牛頓是叩開這個大門的第一個人！他讓后來者看到對于規律的追求，然后讓人類可以了解和控制自然，不斷獲得進步，是一件可能的事情。所以，英國人總是非常自豪地說，整個大自然的奧秘是牛頓找到了鑰匙，后來瓦特拿著牛頓的鑰匙打開了工業革命的大門……

牛頓的貢獻也不局限于科學與工業，他對政治、經濟、哲學的影響也是深遠的。美國國父們的家中都會掛牛頓的畫像，就連美國第28任總統威爾遜都曾說過“美國的憲法是臣服于牛頓規律的”。看似不相關的兩套東西，在實質上是一套思維體系。美國的憲法是在費城的制憲會議上制定的，從此以后它就像一臺原型機，僅僅是進行一些小小的修補工作，利用修正案一直運作到今天，造就了世界上最強大的國家。不管人間萬象幾多變化，在美國的國父們看來，都可以抽取出幾個牛頓式的簡單規律，一旦找到并且用公式確定下來之后，就可以永遠運行。

牛頓出生的這一年不僅伽利略去世，同時也是英國資產階級革命爆發的一年。在這不太平的年代，牛頓又是與他同時代科學家中最慘的一個，波義耳的父親是伯爵，哈雷的父親是商人，只有牛頓出身農民而且還是遺腹子。牛頓一生的轉折點在1666年，這也成為牛頓的豐收年，也是科學史上第一個奇跡年。在這一年，牛頓幾乎做出了他一生所有重要的科學貢獻，并且他也是第一個以科學家身份拿到爵士頭銜的人，他被葬在倫敦的西敏寺，出席葬禮的還有法國文學家伏爾泰，從此蘋果落地的故事就從伏爾泰的書中進入到我們的教科書中。

作為一個現代人，我們看到的是一個花花世界，物質生活極大豐富的背后有著科技、政治、社會、經濟各種力量，但是這一切都建立在牛頓為我們構建的觀念體系之上。人類文明的發展必然伴隨著觀念的生成過程，新的觀念體系是疊加在上一代觀念體系之上的，例如現代物理學所用的兩大利器——量子力學與相對論，都是建立在牛頓為我們構建的物理學觀念體系基礎之上成長起來的。美國人想要把自己的民主推廣到全世界，很多人也認為美國的民主好，可是所有人都忽略了它的民主是建立在自己觀念體系的“地基”頂端，如果把這個“地基”拿掉，那這個“美麗的”民主就會將整個社會壓垮。從這一點可以看出牛頓的偉大，不僅在于他是偉大的數學家、物理學家，更重要的是牛頓和那一代科學家構筑了我們今天人類文明的觀念的地層，沒有牛頓，現代文明社會根本不會發生。

想要了解牛頓和那一代科學家為我們現代社會構建的觀念體系，就必須回到那個時代和當時的觀念體系中尋找答案。牛頓以及那一代人開天辟地的思想成果，實際上是從那個時代的宗教觀念體系中生長出來的。很多人不理解，牛頓作為一個科學家，不應該有宗教信仰，甚至是封建迷信。而事實上，科學是在宗教的土壤里倔強地生長出來。一系列的巧合，讓基督教氛圍很濃重的倫敦甚至整個英國再一次相信“最終審判日”將發生在1666年，天空中出現了彗星，英國的鼠疫，倫敦市區的大火，就連英國著名詩人約翰·多恩在那時也寫下了《喪鐘為誰而鳴》。許多做科學史研究的學者們也都提出，在當時的這種情緒下，牛頓這一代科學家才試圖解開，上帝對人類最終命運的安排是什么樣的。在那個時代，相信宗教的人都認為上帝是一個全能的神，他安排一切事情，并且在人間留下了兩條痕跡，需要有智慧的人去破解。第一條在《圣經》中，以文本的方式留下了痕跡，所以牛頓晚年對《圣經》十分感興趣，去解讀它的密碼。

另外一本書也是上帝留下來的，就是我們的大自然，我們的宇宙。所以仰觀天象，在宇宙的整個運行規律中，上帝到底給我們留下了哪些關于人類最終命運的線索，這也是一本可以解讀的書。對于牛頓來說，研讀《圣經》和研讀整個天體之間沒有什么矛盾，這只是兩個他作戰的戰場而已，所以無論是萬有引力還是力學三定律，本質上都是解讀上帝留下來的密碼。如果在基督教的觀念體系中思考問題，會擔憂牛頓這一代人為我們構建觀念體系什么時候破土而出。其實很多準備工作已經為牛頓做好了，其中最重要的一個就是科學方法。現代人提到科學方法是一個默認的正確思維方式?？茖W方法的實質即用實證的方法去認知世界，什么東西都必須依靠實驗眼見為實，而這種認知世界的方法并不天然。例如亞里士多德在自己的文章里曾提出了這樣的觀點：男人的牙齒比女人多，這種觀點就是相信別人道聽途說來的。全世界所有民族都有亞里士多德這樣的觀點：在那個時代，先知、經典已經把該掌握的知識全部發現出來了，我們要么延伸與詮釋，要么重新發現，譬如中國的文人常搞托古改制。牛頓一生都認為他的發現在古埃及、古巴比倫時代就已經存在了，自己只不過是重新發現罷了，他也不認為自己是一個獨創者。所以科學方法聽起來很高尚，但在當時卻是一種奇葩的思維方式；不僅在當時，即便是今天，我們身邊真的出現一個科學狂人，你也會不會理解他?？茖W方法的誕生源于歐洲人打開了眼界，知道這個世界上還有大量他們不知道的東西，先人的書中沒有記載。第一，大航海，發現了美洲；第二，伽利略發明了望遠鏡，看到了全新的世界；第三，列文虎克發明了顯微鏡。橫向、縱向空間的視野忽然變得無比廣闊，使得科學方法有了用武之地。并且，科學方法的唯一優點在于可以將不確定的事情變成確定的。在當時皇家學會的科學家中，許多人對世界的很多現象并不清楚，很多的理論還很不靠譜。但有了科學方法，就可以用實證的方法找到靠譜的東西。例如，他們就曾認真研究在犀牛角上的蜘蛛是否可以跑掉。

從上我們可以看出，當時英國的知識狀況與兩百年前的中國無很大差別，但正因為有了科學方法，它可以讓人類知識一點點發生進展。例如，中國有煉丹術，西方世界有煉金術，可是中國只發明了火藥，而西方誕生了現代化學，其關鍵在于煉丹術追求的結果——長生不老這個結論很難驗證，而煉金術的結果是正確的。我們現代許多的化學符號都是當年牛頓這一代煉金術士留下的。英國著名經濟學家凱恩斯曾發表演說“牛頓不是現代社會的第一人，而是最后一個魔法師?！彼巧弦粋€時代的魔法師，也是新時代的奠基人。

最后，構建現代社會觀念體系的最后一個原因即是科學家群體的出現。這是人類科學史上一個非常獨特的現象，即某一個國家，突然出現一群人，如牛頓、胡克、哈雷等，即“湯淺現象”，16世紀的科學家都在意大利，17世紀轉移到了英國，18世紀到了法國，19世紀輪到德國，直到20世紀美國才出現科學人才。所以，當一幫人出現時，新的觀念才能夠破土而出，建立全新的觀念體系。除此之外，科學家群體的出現所帶來的另外一個結果是說話方式的轉變，以前人們說話謙虛而繁瑣，可是科學家之間，目的十分明確，所以直接、不文雅的表達方式成為了科學家群體的主體語言，即語言的簡化趨勢，科學家也有很大貢獻?？茖W家群體出現的最后一個附帶效應是彼此之間的競爭變得越發激烈，尤其是一些科學成果的發明權，最讓大家熟悉的莫過于牛頓與萊布尼茨關于微積分的發現權之爭。

綜上所述，人類歷史往往只有在特定時間、特定國家、特定圈層里的人，才有機會和幸運構筑一個新的觀念體系，將整個人類文明向上提高到一個全新的高度。在牛頓之后，直到20世紀才出現愛因斯坦、波爾這、薛定諤一代人，構建下一個觀念體系，類似的1905年為愛因斯坦的豐收年，也稱為科學史上第二個奇跡之年。所以，當我們回首牛頓的一生，就可以理解牛頓的后半生，都不如1666年這一年的成果，并不是因為牛頓墮落了，而是因為觀念體系的突破僅僅是一個小窗口，傾盡才智，也只能完成那樣的突破，而更大的突破要再等一百年甚至幾百年。

當我們以這個角度出發觀察科學史和人類文明史，得出的結論會發生改變。例如，對科學技術的未來是悲觀還是樂觀，會產生不同推測。如著名的“奇點”理論家庫茲韋爾曾在自己的書中提到，2046年奇點來臨，之后是科技大爆發；也有科學家說它是“低垂之果”，我們現在看到的眼花繚亂的世界，享受著互聯網帶來的便利，這一切都是建立在阿蘭·圖靈與馮·諾伊曼這一代數學家與計算機科學家建立的觀念體系之上，我們在享用他們栽種的果實，并且越吃越少。

更加客觀地說，我們現在所擁有的現代文明，只從對與錯來分析會顯得過于膚淺。值得我們深思的是：現代文明是建立在人類的觀念體系的頂端，每一個我們確信與認可的觀念，都有其自身逐漸發展、生長、修正的過程，所以它們并不是天然就正確，只有深入了解牛頓與現代文明構建的內在關系，我們不僅可以了解什么是對的，更重要的是知道它什么時候開始走向正確，一邊品嘗科學的果實，一邊避免現代文明給人類帶來的傲慢。

[1]科學家群體研究的七個層面[J]. 自然辯證法研究，2014（5）：101-106.

[2]“湯淺現象”內涵解析及其現實意義[J].社會科學論壇：學術研究卷，2007（7）：4-8.

[3]科學的歷程[M].長沙：湖南科學技術出版社，2013.

[4]福爾.牛頓傳[M].北京：中國對外翻譯出版公司，1999.

[5]牛頓的科學發現與科學思想[M].長沙：湖南教育出版社，1989.

[6]王克迪.論牛頓的宇宙論思想[J].自然辯證法通訊，2001（5）：60-67.

[7]牛頓引力論對于天體研究的影響及其與廣義相對論的關系[J].自然雜志，1987.

[8]“0”的起源與印度佛教[J]. 文苑：經典選讀，2012（6）：77.

[9]爾. 奇點臨近[M].北京：機械工業出版社，2011.

G02

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趙云（1985-），男，天文學碩士，山西農業大學信息學院教師，天文學、物理學，時間簡史（天文學、物理學通識課）。