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牛顿到底有多牛

牛顿,我们上小学的时候就知道这个人,是大科学家。但是到了中学,他突然角色一变,成了我们的“物理老师”,什么牛顿第一定律、第二定律、第三定律,都变成考卷上的题了。所以,对于我们这一代受过中国式教育影响的人来说,甭管牛顿有多伟大,我们对他始终是敬而远之,没有什么好印象,因为在我们的青春时代,他为难过我们。

牛顿有多重要

为什么说牛顿很重要呢?牛顿不是科学史上的巨匠或者人类科学发现史上的重要一环,都不是。他开启了一个时代的观念系统。说白了,他是一个具有转折意义的人物。

牛顿有多牛就不用说了,有人说过这么一段话:“如果牛顿活着的时候就已经有诺贝尔奖,那他至少会一人独揽四届物理学奖、一届化学奖——因为他晚年痴迷于炼金术。还应该有一届菲尔兹奖(菲尔兹奖堪称数学界的诺贝尔奖),因为牛顿发明了微积分。”

我为什么说他有转折性的意义呢?

牛顿是1727年去世的。当时,英国诗人亚历山大·蒲柏给他写了一段很著名的墓志铭:“自然和自然的规律隐藏在茫茫黑夜之中。上帝说:让牛顿降生吧!于是,一片光明。”

这很显然是一个崇拜牛顿的粉丝写给他的过誉之词,但是仔细琢磨一下这段话,我们会发现这才是牛顿真实的价值所在。

在牛顿之前,人类是一个非常可怜的物种,天天在土里刨食,看老天爷的脸色吃饭。老天爷动不动还会发火,像西方人讲的“上帝的愤怒之鞭”。总而言之,我们是在一种非常狂暴的自然力量下苟延残喘的物种,我们的生存系统非常脆弱。

但是,牛顿说:“这有什么呀?从树上掉下来的果子到海边的潮汐,一直到地球和月亮的关系,一切井然有序,都符合我在纸上写下来的这几个定律。”就是说,我们生活在一个可以用数学来推算的精密系统中,一切都是有规律可循的。

可不要小看规律这件事,人类一旦逮着这个东西,就会继续往下延展。我们可以看看,到今天为止,我们已经破解了自然界的多少规律。牛顿就是叩开这扇大门的第一人。他让后来者看到,对规律的追索可以帮助人类控制自然,可以让人类不断地获得进步,这是一件可能的事情。所以,你们说牛顿有多重要?

就像一个淘金潮,因为头一个人一锄头下去,挖开了一座大金矿,甭管以后扑过来多少人,功劳都应该记在这个人身上。牛顿就是这样一个人,他是第一个把整个自然界的规律大门敲开的人。

所以,英国人就非常自豪地讲:“是牛顿找到了大自然的奥秘之钥,他是我们英国人!后来,还有个叫瓦特的英国人,就是改良蒸汽机的那一位。他拿着牛顿找到的这把钥匙,打开了工业革命的大门,所以我们英国人就是牛!”

而牛顿真正牛的地方,不仅是在科学界和工业界,他的影响其实已经波及政治和社会。美国国父富兰克林、杰斐逊那一代人,家里都挂着牛顿的肖像,他们都是他的粉丝。美国的第28任总统威尔逊讲过一句话:“《美国宪法》是臣服于牛顿定律的。”

这话听起来很奇怪,牛顿定律是物理定律,跟《美国宪法》有什么关系?其实,它们同属一套思维系统。《美国宪法》是在费城制宪会议上定下来的,它后来就像一台原型机一样,仅仅是小修小补,通过一些修正案一直运作到今天。这说明了什么?说明在美国国父那一代人看来,不管世间万物有多么复杂,都可以抽取出几个牛顿式的简单规律。我们一旦认识了它,把它用条文、公式固定下来,它就可以永远运行。这是美国人对自己宪法的一个认识。

《美国宪法》就是一个牛顿式的宪法,牛顿对人类世界观的改造是多么巨大,由此可见一斑。

回到1642年

牛顿出生于一个挺重要的年份——1642年(他出生于1643年1月4日,但彼时英格兰还没有采用教皇的最新历法,按当时历法他的出生日是1642年的圣诞节),就是英国资产阶级革命大爆发的那年,所以牛顿生下来的时候,天下并不太平。

而且,牛顿特别倒霉,在那一代大科学家中,他的身世算是最惨的。跟牛顿同时代的几位科学巨匠,比如化学科学的开山鼻祖波义耳的父亲是一位伯爵,是当时英国最有钱的几个人之一。他在豪宅中给儿子建造了3个实验室,烧瓶随便买,火随便烧。波义耳就整天在自己家里研究沸腾、凝固、膨胀、气体这些东西。波义耳定律就是这么诞生的。再比如,英国的天文学家哈雷,就是后来以他的名字命名哈雷彗星的那个人,他家里也很有钱。他父亲是做肥皂生意的商人,家里也有大把的银子供他搞学问。

相比之下,同时代的牛顿就可怜得多了。牛顿出生在英格兰林肯郡的一个村庄,父母是地地道道的农民。牛顿的身世特别惨,他父亲也叫艾萨克·牛顿,大字不识一个,在他出生前3个月就死了,所以牛顿是一个遗腹子。而且,牛顿出生的时候只有3斤重,跟一个小耗子似的,家人都觉得不一定能养活。万万没想到,牛顿居然活到了85岁,健康而高寿。

牛顿出生于这种家庭,日子肯定是不好过的。后来,母亲改嫁,继父不喜欢他,就把他寄养在外婆家,中途他又辍了学。他小时候吃的苦实在是太多了。

我们简单勾勒一下牛顿成年后的履历:他很争气,上了剑桥大学。那个时候,上大学不像我们现在這样,要通过高考国家统一录取,还有助学金。那个时候这些一概没有,牛顿是靠给同学打工、吃别人的剩饭把大学念下来的。据说,他到剑桥大学的时候,身上只有几样东西:吃饭用的一个罐子,几根蜡烛,一个笔记本,还有一把锁。

牛顿一生的转折点发生在他跑回老家以后,1665年至1667年的18个月里。当时,伦敦爆发了瘟疫,牛顿就跑回家避难。请注意这个年份——1666年,这是世界科学史上第一个奇迹之年。因为牛顿在老家避难的这段时间,在他妈妈的农场里,几乎做出了他一生所有重要的科学贡献。

1669年,他回到剑桥大学之后,很快就当上了教授,成为剑桥大学最年轻的终身教授,而且一干就是30年。50多岁的时候,他升官发财了。此时,他的名气也大了,国王觉得我们英国有这么个大宝贝,就得想个法子给供上,就把他派去当皇家铸币厂的监管——这是一个薪水又高又清闲的职位。1703年,他又当了英国皇家学会的会长。

虽然他不是贵族,但他是第一个以科学家的身份拿到爵士头衔的人,也是第一个获得国葬的自然科学家。他出殡时,成千上万的市民为他送行,抬棺椁的是两位公爵、三位伯爵和一位大法官。今天,我们在英国伦敦的威斯敏斯特大教堂里,还能看到牛顿的墓,就在教堂的正中间,把整个教堂一分为二。那个位置比很多国王的都要好,可见英国人多以牛顿为荣。

在牛顿的葬礼中,送行的人群中有一个人叫伏尔泰。我们都知道,他是法国的大文豪、启蒙思想家。伏尔泰当时很感动,感慨道:“走进威斯敏斯特教堂,人们所瞻仰的不是君王们的陵寝,而是国家为感谢那些为国增光的最伟大的人物建立的纪念碑。这便是英国人民对于才能的尊敬。”

参加完牛顿的葬礼,伏尔泰就在伦敦游逛,然后找到牛顿的一个外甥女凯瑟琳,采访牛顿一生的事迹。凯瑟琳跟他讲了一个著名的段子,就是牛顿在老家的时候,被树上的一个苹果打到头,然后就想出了万有引力定律。伏尔泰跑回法国就开始写文章,他的文笔很好,所以这个故事就迅速传遍了欧洲,还跑到了我们的教科书上。

其实,这怎么可能?果子砸到头上,这是人类早就发现的现象,怎么没启发别人呢?这也说明,如果我们把一个科学发现和一个科学家的履历抽取出来,只能看到一些神奇的,但是在逻辑上根本就讲不通的故事。