牛頓的凡爾賽人生

筱詩(shī)

牛頓的人生到底有多么凡爾賽呢？在著名天體物理學(xué)家卡爾薩根的《宇宙》這本書里就舉了幾個(gè)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(shù)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(xué)的書籍，很快，他就意識(shí)到自己還需要再理解一些幾何原理，于是干脆就找來(lái)了歐幾里得的《幾何原本》，如饑似渴地讀了起來(lái)。兩年多之后，他發(fā)明了微積分。

1666年，23歲的牛頓這個(gè)時(shí)候還是劍橋大學(xué)的一個(gè)本科生，一場(chǎng)瘟疫把他困在了家鄉(xiāng)小鎮(zhèn)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(fā)明了微積分，又探明了光的基本性質(zhì)，為萬(wàn)有引力理論奠定了基礎(chǔ)。后來(lái)有人問(wèn)牛頓，他是怎么獲得這些驚人發(fā)現(xiàn)的，牛頓的回答簡(jiǎn)單得出奇：

“就是想想而已?！?/p>

因?yàn)樗膶W(xué)術(shù)成果太牛了，意義之重大難以衡量，以至于讓牛頓的劍橋?qū)煱_克·巴羅主動(dòng)讓賢，辭去了數(shù)學(xué)教授的職務(wù)，改由牛頓來(lái)?yè)?dān)任。

后來(lái)在牛頓40多歲時(shí)，他的仆人是這么描述他的：

我從不知道他有什么娛樂(lè)消遣，他不騎馬、不散步、不打保齡球或者參加任何運(yùn)動(dòng)。他覺(jué)得時(shí)間不花在研究上就等于浪費(fèi)。除了出門講課，他從不離開(kāi)房間……聽(tīng)他講課的人不多，能理解的更少。因?yàn)闆](méi)有聽(tīng)眾，他常常只能對(duì)著空氣朗讀。

順便說(shuō)一句，《宇宙》這本書的作者卡爾薩根在1980年拍的科普紀(jì)錄片《宇宙》的文字版本，不同的是書里做了比紀(jì)錄片里更詳盡的闡述，而且特別值得一提的一點(diǎn)是，這本書的語(yǔ)言非常有詩(shī)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(yǔ)言講述著太空里的故事，讀的時(shí)候有一種難以言喻的美感。這是其他很多科普著作所沒(méi)有的氣質(zhì)。

關(guān)于牛頓的生平經(jīng)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(guó)際知名的科普作家，是眾多關(guān)于牛頓生平的著作中比較經(jīng)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(fù)雜性，表現(xiàn)了作為一位科學(xué)天才內(nèi)心的矛盾沖動(dòng)和人格的微妙之處，讓我們認(rèn)識(shí)了牛頓既是“偉人”又是“怪人”的一生。

另一本叫做《牛頓的假發(fā)》（英國(guó)人戴假發(fā)的流行時(shí)尚傳統(tǒng)大約始于十二世紀(jì)，上層社會(huì)將戴假發(fā)視為一種時(shí)尚，是出席正式場(chǎng)合或沙龍聚會(huì)時(shí)的正規(guī)打扮）。這本書里講到牛頓也不是一直開(kāi)掛，他也有走錯(cuò)路的時(shí)候，比如說(shuō)他作為現(xiàn)代科學(xué)和理性科學(xué)的創(chuàng)始人，卻在煉金實(shí)驗(yàn)和研究神學(xué)的事情上花費(fèi)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于從事自然科學(xué)的時(shí)間。因此，他的煉金和神學(xué)事業(yè)，最終都成了一場(chǎng)空。

我們?cè)賮?lái)說(shuō)說(shuō)，在今天看來(lái)牛頓定律已經(jīng)被推翻了，仿佛已經(jīng)過(guò)時(shí)了，為什么我們還要學(xué)習(xí)它？

在《發(fā)現(xiàn)宇宙——從愛(ài)因斯坦方程解出宇宙的一萬(wàn)種可能》這本書里有一個(gè)小故事：在2000年的時(shí)候，英國(guó)發(fā)起過(guò)一次活動(dòng)，票選“一千年來(lái)最偉大的英國(guó)人”。主持人在節(jié)目中竭盡全力說(shuō)服大家要特別重視經(jīng)典文化與科學(xué)，比如說(shuō)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(dá)爾文的前面。有一份主流報(bào)紙考慮過(guò)要選牛頓，但是編輯并沒(méi)有選他，給出的理由是“愛(ài)因斯坦已經(jīng)證明牛頓的一些理論‘完全錯(cuò)了’”。

作者在這個(gè)小故事后面說(shuō)了特別長(zhǎng)的一段話：

“這一觀點(diǎn)就折射出了當(dāng)時(shí)大眾對(duì)現(xiàn)代科學(xué)進(jìn)程的一些誤解。愛(ài)因斯坦的引力理論誕生，越來(lái)越多的細(xì)節(jié)得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可這并不意味著牛頓的理論就成了一堆廢紙。愛(ài)因斯坦的理論最終也會(huì)被取代，但我們不會(huì)丟棄它。愛(ài)因斯坦的思想延伸了牛頓理論，因此我們可以了解當(dāng)引力變得很強(qiáng)、物體運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)會(huì)發(fā)生什么，而這種極端情況是牛頓理論無(wú)法處理的。不過(guò)，愛(ài)因斯坦理論在引力較弱、物體運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)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(ài)因斯坦理論的一個(gè)有限的近似。”

我們可以說(shuō)，愛(ài)因斯坦理論在應(yīng)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(zhì)量低速的日常生活，這就是為什么工程系的學(xué)生，學(xué)的仍然是牛頓定律，而我可以很有信心地保證，哪怕再過(guò)一千年，他們學(xué)的仍然會(huì)是牛頓定律。

同樣的思路也可以用來(lái)理解牛頓力學(xué)與量子力學(xué)的關(guān)系。量子力學(xué)把我們對(duì)力學(xué)的理解延伸到了非常小的尺度和時(shí)間間隔范圍內(nèi)，可以用于理解質(zhì)量極小的粒子與光子的運(yùn)動(dòng)，但只要讓物質(zhì)尺度擴(kuò)大，量子力學(xué)也會(huì)越來(lái)越接近牛頓力學(xué)。

在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，新理論總是包含了舊理論的合理之處，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)大了舊理論的應(yīng)用范圍，增加了可以精確描述的情形。新的理論并不會(huì)完全顛覆舊的理論，并將后者扔到歷史的垃圾堆里。

當(dāng)看到上面的這一段話的時(shí)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(dòng)，要知道這是一本專門介紹愛(ài)因斯坦方程的書，他本可以對(duì)牛頓理論一筆帶過(guò)的，這對(duì)內(nèi)容的完整性也沒(méi)有什么影響。但是作者依然要為尊重科學(xué)、尊重科學(xué)家而正名、而多說(shuō)幾句，這一點(diǎn)非常打動(dòng)人。

如果你想讀一讀牛頓的經(jīng)典著作《原理》，那我推薦上海譯文出版社出的一本《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（導(dǎo)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(jí)讀物，書名就叫做《牛頓》，是由三聯(lián)書店出版的“圖畫通識(shí)叢書”漫畫系列當(dāng)中的一部。

最后，用牛頓去世前不久寫的一段話作為結(jié)尾，他寫道：“我不知道世人怎么看我；但我就像個(gè)在海邊玩耍的兒童，為不時(shí)找到些漂亮卵石和貝殼而高興不已，卻對(duì)浩瀚的真理之海渾然不覺(jué)?！?/p>

責(zé)編：王曉靜

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