大自然和大自然的法則藏匿於黑夜之中;
上帝說,讓牛頓出世吧!
於是世界一片光明。
——亞歷山大·蒲柏
這首詩翻譯成大白話就是:天不生牛頓,萬古如長夜。
偉大人物對牛頓的讚譽
凱恩斯說:艾薩克·牛頓,1642年聖誕節降生的遺腹子,是最後一位可以接受博士朝拜的神童。
約翰·梅納德·凱恩斯,英國經濟學家,現代最有影響力的經濟學家,是凱恩斯主義的創建者。凱恩斯主義、愛因斯坦的相對論和弗洛伊德的精神分析法,被人稱為是20世紀人類的三大思想革命。
凱恩斯說的這句話是什麼意思?
聖誕節是耶穌,也就是聖子,出生的日子。耶穌只有世俗的母親,聖母瑪利亞是處女受孕。他出生在一個馬廄裡,出生之時,天上升起了一顆明亮的星星。東方的博士們看到了,說一位猶太王出生了,於是他們順著這顆星星的指引找到了耶穌。
凱恩斯把牛頓類比為耶穌。
法蘭西思想之王、歐洲的良心、啟蒙運動的泰鬥伏爾泰說,牛頓是最偉大的人,因為他用真理的力量統治我們的頭腦,而不是用武力奴役我們。
牛頓的宿敵,十七世紀的亞里斯多德、德國的哲學家、數學家萊布尼茨說:從世界的開始直到牛頓生活的時代為止,對數學發展的貢獻絕大部分是牛頓做出的。
法國著名的數學家和物理學家拉普拉斯說,《自然哲學的數學原理》是人類智慧的產物中最卓越的傑作。
法國天才,傑出的拉格朗日說,牛頓是有史以來最偉大的天才。
牛頓究竟幹了什麼,讓這些偉大人物們如此稱頌?
牛頓的成就
牛頓幹了什麼,可以用楊振寧在《愛因斯坦的機遇與眼光》中的一句話話來概括:牛頓建立了世界的體系。人類只有一次機會去建立這個體系,而牛頓獨自完成了這項偉大的工作。
牛頓的主要工作是在數學、光學、力學和天文學。數學,跟萊布尼茨分別創建了微積分。光學,光的粒子說,發明了反射望遠鏡。力學和天文學,牛頓三大運動定律,萬有引力。這些理論奠定了現代科學的框架。
忘我工作的牛頓
牛頓每個領域的工作都是宗師級別的,給我們後世開創了一個理性時代,大家是不是認為他極為理性,是個忘我做研究的一位刻板的科學家?
一般人都會這麼認為,流傳的牛頓的小故事也這麼說。有兩個流傳很廣的小故事。
一個故事說牛頓把懷表當雞蛋來煮。牛頓做實驗做得非常投入,女僕讓他把雞蛋扔到鍋裡去煮。他在思考自己的問題,把懷表扔進鍋裡煮,而且還不知道。
還有一個小故事,說牛頓的一位朋友去看望牛頓,牛頓邀請他一起吃飯。飯菜擺上桌後,牛頓說他有個問題要去算一下,就進了書房沒出來。朋友等啊等啊,等到餓了,牛頓也沒有出來,就把飯菜給吃了。牛頓出來後,看著桌上的骨頭說,我以為自己還沒吃飯,看來是吃過了,於是又回去工作了。
凱恩斯告訴大家,錯了。
凱恩斯的發現
凱恩斯是牛頓的超級粉絲,他終生都在研究牛頓。在1936年,凱恩斯在一個拍賣會上拍得了一箱子牛頓的手稿,他研究之後,發現牛頓的真實形象跟原來19世紀書裡寫的完全不一樣。
凱恩斯寫了一篇文章,他準備在牛頓誕辰300周年,也是1942年的時候宣讀的,那時恰巧是二戰時期,沒有做這個慶祝活動,推遲到1946年,而1946年凱恩斯去世了,那篇文章是凱恩斯的弟弟在劍橋大學三一學院讀的。
凱恩斯也是劍橋大學畢業生,他對牛頓的研究,讓大家對牛頓的印象完全改變了。
凱恩斯獲得的手稿是牛頓在劍橋期間的工作手稿。按凱恩斯的研究,牛頓的人生分為兩個階段,第一階段就是在劍橋當教授的時期,那時的牛頓是一位思想家。第二階段,牛頓從劍橋大學出來,去了倫敦,當造幣廠總監,當了社會活動家。
第二階段是我們熟悉的牛頓,第一階段的牛頓我們都不熟悉,雖然他所有的科學工作都是第一階段做的。
凱恩斯說,牛頓雖然開啟了理性時代,他不是理性時代第一人,反而是最後一位魔法師,最後的奇蹟之子。凱恩斯認為稱呼牛頓為「東方的博士」是對牛頓恰如其分的尊敬。
牛頓雖然在科學上做了很大的成績,但他並沒有在我們認為的科學上花費很多時間。
《自然哲學的數學原理》
牛頓最偉大的著作《自然哲學的數學原理》是怎樣產生的呢?是偶然間產生的。
有一次,哈雷去找牛頓。哈雷就是「哈雷彗星」裡的那個哈雷。1684年,哈雷去找牛頓。哈雷問牛頓,如果太陽的引力與行星離太陽距離的平方成反比,他認為行星運動的曲線是什麼樣的。牛頓馬上回答,說是一個橢圓。哈雷很高興,因為關於這個問題,他正在和胡克,也是牛頓的一位老對手,正在討論,胡克說他做出來了,但好幾個月都沒拿出結果來。哈雷就問牛頓,他怎麼知道的?牛頓說,他曾經計算過。哈雷就問他要計算材料。牛頓找了一陣沒找到。
這個非常讓人吃驚,因為行星運動的曲線能定出來是個很了不起的成就.按現在的說法,就是一個諾獎級,或者超過諾獎的成果。但牛頓沒找到,哈雷自然不答應,讓牛頓重新算一下。
牛頓答應重新算一下,先寫了一篇有9頁的論文,後來又擴充,成了《自然哲學的數學原理》,一共有3大卷。這本書寫了兩年。
這本書如果沒有哈雷真的可能出不來,在書稿快要完成的時候,牛頓和胡克關於誰發明了平方反比定律開始爭吵,牛頓剛開始都不想公開第三卷,在哈雷的勸說下,牛頓才交出了第三卷。這三卷書的出版費也是哈雷出的,牛頓一分錢不出。
最速降線問題
還有一件事,也能看出牛頓的厲害之處。瑞士有個伯努利家族,家裡出了好幾位極為著名的數學家,我們在大學裡學過的伯努利流體方程就是他們家的作品。
早先,伽利略研究過一個問題,一個質點在重力作用下,從一個給定點到不在它垂直下方的另一點,如果不計摩擦力,問沿著什麼曲線滑下所需時間最短?
伽利略研究了8年,得出圓弧比直線快,但他沒有證明圓弧是最快的。伯努利家族的約翰·伯努利研究了這個問題,花了2個星期的時間,找到了最速曲線。
約翰·伯努利並沒有把這個結果公布,反而在當時的學術雜誌上點名著名數學家來回答這個問題,給了6個月時間,如果回答不出來,他就公布答案。
自然,牛頓的大名被點了。牛頓那時已經去造幣廠工作了,他是很有個性的人,哪裡允許被人指名來解答問題。他公開說,他永遠不會打開這封邀請信。
不過,作為一位超級天才,以研究難題為樂的牛頓,豈會忍得住這個誘惑?牛頓解了,只花了一個晚上,就做出來了。牛頓匿名把這解答寄給了約翰·伯努利。伯努利驚嘆道,我從這利爪認出了雄獅。
浮士德式的牛頓
凱恩斯收集的牛頓的手稿超過了100萬字,大部分都是關於神秘事物、神學、鍊金術、長生藥。凱恩斯說,牛頓是位魔法師,心靈受到了魔鬼的誘惑,集哥白尼和浮士德於一身。
哥白尼是位科學家,他第一個提出了日心說,否定了教會的地心說,把人們拉入了理性思考的世界。
浮士德是德國文學家歌德創作的《浮士德》裡的主角,他原先是位博士,天天躲在書齋裡清心寡欲做研究。後來,他跟魔鬼做個個交易,用死後自己的靈魂來交換現世的隨心所欲的追求、刺激,極為瘋狂。
牛頓在劍橋的生活,在凱恩斯看來,也是極為瘋狂,但又是在牛頓理性思想指導下的瘋狂。
在牛頓看來,整個宇宙、世上萬物是一個秘密,有密碼可循,他能找到這些規律。牛頓確實找到了宇宙運行的規律了,他還要找物質的秘密,長生的秘密、不朽的秘密、上帝的秘密,以及各種神秘事物的秘密,所羅門的聖殿、大衛書等。
牛頓給自己建立了一座實驗室,在那裡他各種實踐。他在寫《原理》的時候,在春季和秋季的幾個星期中,他的鍊金爐子的火都沒有熄滅過,一直熊熊燃燒著。
他也早已拋棄了當年正統的信仰。在牛頓那個時代,這是非常駭人聽聞的事情。牛頓去世後,有位主教奉命來檢查牛頓的這些資料,想把它出版,但他看了這些資料後,嚇壞了,合上蓋子走了。
這一段讓我想起了達文西。這位比牛頓差不多早200年的奇才,他幹的也是驚世駭俗的事情。他為了研究人體結構,偷偷去墓地偷屍體。
也讓我想起了愛因斯坦。愛因斯坦也是相信「神」,也是相信宇宙是個秘密,有密碼可循,而且在研究中直覺和靈感最重要。
感覺上這些天才人物們眼中的世界跟我們普通人的不一樣。他們確實是神。
哈雷感嘆道:沒有任何凡人比牛頓更接近神。
我想,牛頓自己也明白自己的使命。牛頓在他的巨著《自然哲學的數學原理》第三卷的前言裡寫到:
現在我要演示世界體系的框架。
牛頓的世俗生活
牛頓去了倫敦的生活,我們是知道的。在去倫敦前幾年,1689年,牛頓失去母親,他對母親極為依戀。母親的去世對他打擊很大,他近乎精神失常,2年瘋狂之後,才慢慢好轉。
牛頓經過這件事後,失去了他的魔法,走出劍橋後,成為了一位世俗的普通人。即便是普通人,他也是當時最強的大腦。他在解答伯努利提出的最速降線的時候,是1696年,已經在鑄幣廠了。他當皇家學會的主席,被封為勳爵,當鑄幣廠的總監,在倫敦,牛頓是一位最耀眼的大人物。
凱恩斯說,牛頓擁有幾乎所有種類的罕見智力才能──律師、史學家、神學家,而不僅僅是數學家、物理學家、天文學家。當然,還是吵架小能手,跟胡克、萊布尼茨等吵架,都沒有輸過。
牛頓雖然跟很多人吵架,其實他的管理能力也是非常厲害的,他擔任的鑄幣廠總監本來是個閒職,但牛頓把它幹得極為出色,狠狠打擊了假幣。
而且牛頓理財也是很厲害。雖然很多故事都說,牛頓不會炒股,在英國巨大的投機泡沫,南海泡沫中損失慘重。炒股的人如果炒不好股,也不會太在意,因為牛頓也失敗了。牛頓那句話:我能計算出天體的運行軌跡,卻難以預料到人們如此瘋狂,廣為流傳。
事實上,這是故事的上半段,下半段是,牛頓最終從南海泡沫裡恢復了,在他去世前,他是一位非常富有的人。
牛頓究竟是位什麼樣的存在?越了解,越敬畏,越不可思議。
就以牛頓墓碑上的一句話結束本文吧:
讓人們歡呼這樣一位多麼偉大的人類榮耀曾經在世界上存在!