不管是哪門學科，牛頓都想出手

Sarp

蘋果落地或許很尋常，但從中發現引力卻只有天才才能做到。如果說今天的我們站在了巨人的肩膀上，那么，或許一切的開端就是牛頓的那句“為什么”。

艾薩克·牛頓于1642年出生在英格蘭伍爾索普的一個貧苦農家。他的父親是一個富裕的農場主，但英年早逝后家道中落。作為一個遺腹子，牛頓繼承了父親的名字。艾薩克這個名字源于希伯來語（Yitzhak），意思是“笑的人”或“快樂的人”。在《圣經·舊約》中，艾薩克是亞伯拉罕的長子。

從12歲到17歲，他在藥劑師威廉·克拉克手下工作。在這里，他對化學和它的偽科學煉金術都產生了興趣。許多牛頓的傳記作者都指出，正是從克拉克身上學到的東西激發了牛頓對化學的興趣。

他還在格蘭瑟姆的國王學校學習拉丁語。最初他表現很差，但他在短時間內提高了成績。他設計了一個日晷，在學校里出了名。他所做的一切都是為了向那個欺負他的校霸證明自己的實力。這件事實際上是他整個人生的一個寫照。不打敗所有挑戰他的人，他是不會罷休的。

1661年，牛頓順利從中學畢業，進入英國劍橋的三一學院學習。在這時，牛頓還籍籍無名，他還沒有取得真正的成功。和他在大學里的同學們一樣，他并不僅僅局限于亞里士多德的學說。他還研究了現代物理學家和數學家——如哥白尼、伽利略和開普勒——的理論。

在三一學院的四年里，牛頓對數學和物理的興趣迅速增長。特別是當時天文學還處于起步階段，但牛頓的幾何知識不足，不足以理解恒星的運動，因此他去買了歐幾里得的傳奇著作《幾何原本》。

在這期間，他繼續快速地充實自己。特別是，他對光學的興趣與日俱增。在他每天都泡在實驗室觀察光線時，當時發生了一件相當糟糕的事情：1665年黑死病席卷倫敦，這無意中為他最著名的一個見解奠定了基礎。

由于瘟疫導致的大量死亡和社交隔離，三一學院暫時關閉，牛頓回到了家鄉。

沒有可靠的資料記載蘋果確實掉在了牛頓的頭上，但是牛頓的觀察使他思考為什么蘋果總是直直地落在地上（而不是向側面或向上），并啟發他最終提出了萬有引力定律。盡管如此，他還是花了近20年的時間才把這個想法變成一個成熟的理論。

牛頓認為這種引力與地球和蘋果無關。事實上，天空中所有的天體都應該表現出這種力。然而，有一個小問題：那時的數學還不能解釋這些運動。因此，牛頓發展了他自己的數學，也就是我們所知的微積分，并因此成為最早的理論物理學家之一。

1666年，23歲的牛頓在微積分、運動學、光學和引力方面做出了革命性的發明和發現，但他并未發表過其中任何一項。這一年也被稱為牛頓觀察到蘋果落下的一年。1664-1667年被稱為牛頓的“奇跡年”，這對他來說是一段美好的歲月。

與此同時，牛頓開始挑戰經驗主義的界限。他甚至走得更遠，有一次他把一根長而鈍的縫衣針插進眼睛和骨頭之間的眼窩里，記錄下在研究光線時看到的彩色圓圈和其他視覺現象。

此外，他還用鏡子發明了歷史上第一個反射望遠鏡——牛頓望遠鏡。因此，牛頓能夠更好地跟蹤天空中的物體，從而揭示它們的運動規律。由于所有這些成就，他在1669年取代艾薩克·巴羅成為劍橋大學的盧卡斯數學講席教授。

1671年，他發表了一篇論文，指出白色是其他顏色的混合物，顏色是由白光折射形成的。當時，人們認為顏色是光明和黑暗的混合，棱鏡使光線上色。羅伯特·胡克是這種顏色理論的支持者。胡克在他的文章中嚴厲批評牛頓和他的方法未能很好地解釋實驗工作。同時，科學界的這些批評是牛頓多年來遲遲不發表他關于萬有引力的觀點的主要原因。

牛頓遠離了科學研究，由于他保守的家庭背景，他開始癡迷于解開圣經的秘密。

牛頓拒絕接受基督教“圣父、圣子、圣靈三位一體”的理論。對他來說，這是魔鬼的謊言。然而，他所任職的三一學院就是以這一理論而得名。這迫使他多年來將自己的宗教信仰和作品隱藏起來。雖然牛頓出生在一個圣公會家庭，也是一個虔誠但非正統的基督徒，但在他三十多歲的時候，如果他公開自己所持有的基督教信仰，就不會為主流基督徒接受。他寄給約翰·洛克的一份質疑三位一體的手稿從未出版。

萬有引力解釋了行星的運動，但它不能解釋是誰使行星運動的。

2002年底，人們發現了牛頓的一張手稿，上面計算出了世界末日的年份。在他根據宗教文獻進行的復雜計算中，牛頓選擇了公元800年的一天作為一個重要的日子。這是“神圣羅馬帝國”的成立日期。在這一天，他加上了經過復雜計算得到的數字1260，得到了2060年。在耶路撒冷希伯來大學展出的1704年的一封信中，牛頓描述了他的“發現”：

“所以可以估算時間。按12個月為一年、30天為一個月的原始歷法計算，半個周期是42個月，或者說1260天或三年半。天上一天，人間一年。如果從公元800年三個王國被完全征服算起，世界末日將會在公元2060年到來。世界可能會晚些毀滅，但我看不出有什么理由會早一點結束。”

他非常重視神學，直到他去世，神學占他著作的27%。這個比例遠遠高于他寫的數學、天文和物理書籍。

在他的書中，幾乎有10%的篇幅是關于煉金術的。事實上，如果牛頓沒有因為胡克而變得內向，也許他就不會接觸那么多煉金術、化學和神學。在這些領域所耗費的精力使得他完成引力理論的時間推遲了。

牛頓并不是理性時代的第一人。

他是最后一個魔法師，最后一個巴比倫人和蘇美爾人，最后一個偉大的頭腦。他用同樣的眼睛看著可見的和知識的世界，就像那些一萬年前的先哲一樣。

他那些不科學的工作幾乎讓他英年早逝。事實上，人們認為他在追求通過煉金術改變元素時遭受了汞中毒。他開始有了非常嚴重的精神問題。

事實上，如果不是天文學家埃德蒙·哈雷在1684年拜訪了牛頓，我們今天可能只知道牛頓是個普通的科學家。哈雷把大部分時間花在月球觀測上，但他對引力問題也很感興趣。引起他注意的一個問題是開普勒行星運動定律的證明。哈雷來問牛頓為什么行星的軌道是橢圓而不是圓的。1684年8月，他去劍橋與牛頓討論這個問題。這次訪問將牛頓從他的狂熱崇拜中解放出來，使他再次轉向科學，回到他的生活中。

為了避免落后于科學界，牛頓出版了《原理》，在這本書中，他列出了著名的牛頓三大定律，這些定律將徹底改變物理學，他還解釋了自己的微積分和萬有引力。牛頓在1687年首次發表了萬有引力原理，該原理指出，宇宙中的每一個物體都被另一個物體吸引，這種引力與它們的質量乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。因此，我們所知的經典力學這一物理學分支正式誕生了，這是物理學的一場革命。

羅伯特·胡克在《原理》出版后開始給牛頓寫信，他的批評使牛頓退縮到自我中。胡克聲稱，他比牛頓早幾年發現了萬有引力，因此應該在《原理》中引用。胡克正在犯他一生中最大的錯誤。

英國皇家學會本來懸掛有胡克的一幅肖像，但牛頓毀了它。因為牛頓的貪婪，我們今天不知道羅伯特·胡克究竟長什么樣。直到他去世三個世紀后，人們才了解他的重要性，歷史學家開始稱這位多才多藝的天才為“英國的列奧納多·達·芬奇”。

當時，英國硬幣很容易被偽造，國家正處于金融危機之中。牛頓對煉金術的興趣在這里派上了用場。事實上，1696年春天，在財政大臣查爾斯·蒙塔古的推薦下，牛頓被任命為皇家造幣廠的廠長。牛頓修正了貨幣的重量等特征，讓英國松了一口氣。

由于這些成就，他繼續擔任造幣廠管理者，直到去世。我們今天稱牛頓為“爵士”不是因為他在科學上的成就，而是因為他在造幣廠的職位。盡管這些成就為他打開了皇家學會的大門，但事實上，牛頓又一次遠離了科學。他又對神學產生了濃厚的興趣，認為自己是在把先知的年齡加起來計算世界的年齡。他甚至聲稱這個計算比他的許多發現都重要。此外，牛頓對權力和名聲也十分癡迷。

與此同時，萊布尼茨被皇家學會指控抄襲。然而，當時牛頓即將成為皇家學會主席，對萊布尼茨的指控絕非公正。更奇怪的是，牛頓自己準備了剽竊指控的報告。1712年，人們認定牛頓是微積分之父。今天，人們普遍認為這兩人是各自獨立地發現微積分的。

牛頓死前的最后一個錯誤就是得了FOMO（錯失恐懼癥 ，Fear of missing out）。當時，英國與法國達成協議，英國免除對方債務，并在南海建立了南美的航運壟斷公司。這個被稱為南海公司的壟斷公司將股份提供給英國國債的持有人，來抵扣政府債券。牛頓也是購買該公司股票的人之一，事實上，他的股票在很短的時間內增長了十倍。牛頓抓住這個機會賣掉了他的股份，賺了一百萬美元。然而，由于股價在出售后繼續上漲，牛頓擔心錯失賺錢機會，也就是所謂的FOMO，這促使他在股票處于創紀錄高位時購買了更多。

這是金融史上最早的經濟泡沫之一，被稱為南海泡沫。泡沫破裂后，牛頓的損失遠遠超過他之前的收益。牛頓無法接受自己的失敗，那天他說：我能計算天體的運動，卻無法計算人的瘋狂。

當艾薩克·牛頓于1727年3月20日去世時，他留下了超過800萬字的手稿。他是第一個葬在西敏寺的科學家。牛頓死后，人們檢查了他的頭發，發現他的頭發中含有汞，這可能是他追求煉金術的結果。

在牛頓的一生中，成就與抱負之間的細微差別是顯而易見的。如果沒有哈雷，也許他會沉迷于煉金術和神學。但他現在確實就是物理學之父。

（摘自微信公眾號“中科院物理所”）