牛頓的凡爾賽人生

筱詩

牛頓的人生到底有多么凡爾賽呢？在著名天體物理學家卡爾薩根的《宇宙》這本書里就舉了幾個例子：1663年，20歲的牛頓去了斯陶爾布里奇集市，在那里買了本講占星術的書，好奇里面寫了什么。他讀著讀著，碰上了一幅不太明白的三角插圖，所以就又買了一本三角學的書籍，很快，他就意識到自己還需要再理解一些幾何原理，于是干脆就找來了歐幾里得的《幾何原本》，如饑似渴地讀了起來。兩年多之后，他發明了微積分。

1666年，23歲的牛頓這個時候還是劍橋大學的一個本科生，一場瘟疫把他困在了家鄉小鎮伍爾索普，與外界隔絕了將近一年。在此期間，他把所有精力都投入到科研。他發明了微積分，又探明了光的基本性質，為萬有引力理論奠定了基礎。后來有人問牛頓，他是怎么獲得這些驚人發現的，牛頓的回答簡單得出奇：

“就是想想而已。”

因為他的學術成果太牛了，意義之重大難以衡量，以至于讓牛頓的劍橋導師艾薩克·巴羅主動讓賢，辭去了數學教授的職務，改由牛頓來擔任。

后來在牛頓40多歲時，他的仆人是這么描述他的：

我從不知道他有什么娛樂消遣，他不騎馬、不散步、不打保齡球或者參加任何運動。他覺得時間不花在研究上就等于浪費。除了出門講課，他從不離開房間……聽他講課的人不多，能理解的更少。因為沒有聽眾，他常常只能對著空氣朗讀。

順便說一句，《宇宙》這本書的作者卡爾薩根在1980年拍的科普紀錄片《宇宙》的文字版本，不同的是書里做了比紀錄片里更詳盡的闡述，而且特別值得一提的一點是，這本書的語言非常有詩意。比如書里有這么一段：為什么世界各地的人們都這么癡迷于天文？這本書就是用一種散文化的語言講述著太空里的故事，讀的時候有一種難以言喻的美感。這是其他很多科普著作所沒有的氣質。

關于牛頓的生平經歷，推薦大家看兩本書，一本叫做《牛頓傳》，作者詹姆斯·格雷克是國際知名的科普作家，是眾多關于牛頓生平的著作中比較經典的一本，他在這本書里展示了很多牛頓的私人信件、未出版的作品和珍貴的史料圖片。

這本書精彩之處在于，作者描繪了牛頓性格的復雜性，表現了作為一位科學天才內心的矛盾沖動和人格的微妙之處，讓我們認識了牛頓既是“偉人”又是“怪人”的一生。

另一本叫做《牛頓的假發》（英國人戴假發的流行時尚傳統大約始于十二世紀，上層社會將戴假發視為一種時尚，是出席正式場合或沙龍聚會時的正規打扮）。這本書里講到牛頓也不是一直開掛，他也有走錯路的時候，比如說他作為現代科學和理性科學的創始人，卻在煉金實驗和研究神學的事情上花費的時間遠遠多于從事自然科學的時間。因此，他的煉金和神學事業，最終都成了一場空。

我們再來說說，在今天看來牛頓定律已經被推翻了，仿佛已經過時了，為什么我們還要學習它？

在《發現宇宙——從愛因斯坦方程解出宇宙的一萬種可能》這本書里有一個小故事：在2000年的時候，英國發起過一次活動，票選“一千年來最偉大的英國人”。主持人在節目中竭盡全力說服大家要特別重視經典文化與科學，比如說提醒大家不要把戴安娜王妃排到莎士比亞的前面，也不要把貝克漢姆排到達爾文的前面。有一份主流報紙考慮過要選牛頓，但是編輯并沒有選他，給出的理由是“愛因斯坦已經證明牛頓的一些理論‘完全錯了’”。

作者在這個小故事后面說了特別長的一段話：

“這一觀點就折射出了當時大眾對現代科學進程的一些誤解。愛因斯坦的引力理論誕生，越來越多的細節得到實驗驗證，可這并不意味著牛頓的理論就成了一堆廢紙。愛因斯坦的理論最終也會被取代，但我們不會丟棄它。愛因斯坦的思想延伸了牛頓理論，因此我們可以了解當引力變得很強、物體運動速度接近光速時會發生什么，而這種極端情況是牛頓理論無法處理的。不過，愛因斯坦理論在引力較弱、物體運動速度遠低于光速的情況下跟牛頓理論非常相似，因此我們可以把牛頓理論視為愛因斯坦理論的一個有限的近似。”

我們可以說，愛因斯坦理論在應用范圍和描述的情形上超越了牛頓理論，但牛頓理論仍然可以非常有效地描述我們低質量低速的日常生活，這就是為什么工程系的學生，學的仍然是牛頓定律，而我可以很有信心地保證，哪怕再過一千年，他們學的仍然會是牛頓定律。

同樣的思路也可以用來理解牛頓力學與量子力學的關系。量子力學把我們對力學的理解延伸到了非常小的尺度和時間間隔范圍內，可以用于理解質量極小的粒子與光子的運動，但只要讓物質尺度擴大，量子力學也會越來越接近牛頓力學。

在物理學的發展過程中，新理論總是包含了舊理論的合理之處，在此基礎上擴大了舊理論的應用范圍，增加了可以精確描述的情形。新的理論并不會完全顛覆舊的理論，并將后者扔到歷史的垃圾堆里。

當看到上面的這一段話的時候，看到作者這么極力地為牛頓和牛頓理論正名，我竟然有一絲感動，要知道這是一本專門介紹愛因斯坦方程的書，他本可以對牛頓理論一筆帶過的，這對內容的完整性也沒有什么影響。但是作者依然要為尊重科學、尊重科學家而正名、而多說幾句，這一點非常打動人。

如果你想讀一讀牛頓的經典著作《原理》，那我推薦上海譯文出版社出的一本《自然哲學的數學原理（導讀注釋版）》，可以幫助你更好地理解。如果是小朋友看的話，那么我推薦一本入門級讀物，書名就叫做《牛頓》，是由三聯書店出版的“圖畫通識叢書”漫畫系列當中的一部。

最后，用牛頓去世前不久寫的一段話作為結尾，他寫道：“我不知道世人怎么看我；但我就像個在海邊玩耍的兒童，為不時找到些漂亮卵石和貝殼而高興不已，卻對浩瀚的真理之海渾然不覺。”

責編：王曉靜

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