牛頓有多牛,我們從當時人們對他的態(tài)度就能看出來。牛頓是第一個以非王室身份享受國葬,安葬于西敏寺的人,再往后享受這個殊榮的人要在一個世紀后才出現(xiàn),那是拯救了英國的海軍軍神納爾遜。當時為牛頓抬棺的六個人包括一位公爵、三位伯爵和當時的大法官,整個倫敦全城為他送葬。
就在當時,人們已經(jīng)開始神化他了,法國數(shù)學(xué)家洛必達侯爵就對牛頓產(chǎn)生了對神一般的崇拜,他問英國人:“(牛頓)他吃飯嗎,喝水嗎,睡覺嗎?他和我們一樣嗎?”有類似崇拜情結(jié)的,還有著名科學(xué)家拉格朗日、啟蒙思想家伏爾泰等人,要知道這些人可都是以理性著稱的學(xué)者,結(jié)果也變成了牛頓的“腦殘粉”。
經(jīng)過三百年,牛頓似乎逐漸走下了神壇,很多人甚至可能會覺得:我不認為他那么牛,他有歷史的局限性。我們不應(yīng)該以今天的科技水平衡量過去的成就。對于歷史事件或歷史人物,需要在一個放大的時空里看,對牛頓也是如此。
在中國,人們通常只是將牛頓看成是一個杰出的科學(xué)家,而在西方,大家認為他是開啟了近代社會的思想家,這兩點就有很大的區(qū)別。牛頓在西方社會里的地位依然非常崇高。2000年,《時代》雜志評選人類歷史最有影響力的人,牛頓排名第二,排名第一的是耶穌。
關(guān)于牛頓的生平我們就不多說了,這里我們先說說他在科學(xué)上的主要貢獻,我將它們總結(jié)為這樣幾方面:
1.在數(shù)學(xué)上發(fā)現(xiàn)二項式定理,與萊布尼茨分別獨立發(fā)明微積分;
2.在物理學(xué)上,奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),定義了許多物理量,提出了力學(xué)三定律和萬有引力定律;
3.在光學(xué)上,提出了光的粒子說,發(fā)現(xiàn)了光譜,發(fā)明了牛頓望遠鏡;
4.在天文學(xué)上,利用經(jīng)典力學(xué)和微積分,構(gòu)建了當時最準確的天體運動模型;
5.在化學(xué)上,通過對煉金術(shù)的研究,提出了原子論的原型,以及樸素的物質(zhì)不滅定律的構(gòu)想。
當然,牛頓最了不起的不在于發(fā)現(xiàn)了那么多的知識點,而在于構(gòu)建起很多龐大的學(xué)科體系,能夠建立起系統(tǒng)性學(xué)科的人當然非常牛。
在牛頓之前的數(shù)學(xué)是初等數(shù)學(xué),在他之后才有了高等數(shù)學(xué)。初等數(shù)學(xué)和高等數(shù)學(xué)有什么區(qū)別呢?這不僅僅在于前者容易,后者難,而在于它們看待世界的方式不同。
在物理學(xué)上,牛頓之前的人類雖然也掌握了很多力學(xué)和光學(xué)知識,但都是零星的知識點、經(jīng)驗的總結(jié),不成體系,有些結(jié)論甚至和非科學(xué)的沒有什么區(qū)別,是牛頓完成了它們科學(xué)化的過程。建立一個學(xué)科體系,首要的任務(wù)則是定義清楚各種基本的概念。
在牛頓之前,那些最基本的物理學(xué)概念,包括質(zhì)量和力,都沒有清晰的定義,甚至是相混淆的,比如人們搞不清楚力、慣性和動能的區(qū)別,質(zhì)量和重量的區(qū)別,速度和加速度的區(qū)別。這些概念可能你在中學(xué)時也區(qū)分了很久才搞清楚,更不要說幾百年前的人了。
牛頓定義了經(jīng)典物理學(xué)中的這些最基本的概念,然后在此基礎(chǔ)上,才提出了力學(xué)三定律,進而搭建起整個物理學(xué)的大廈。牛頓的工作重現(xiàn)了當年歐幾里得構(gòu)建公理化幾何學(xué)的過程,再次向世人展示了構(gòu)建一個學(xué)科體系的方法。在牛頓之后,各門自然科學(xué)都開始從知識點向體系化發(fā)展了。
類似地,在光學(xué)方面,牛頓提出了完整的粒子說。此前雖然人類對于光、顏色和視覺的研究歷史悠久,但是缺乏定量、系統(tǒng)的分析。牛頓建立起完整的光學(xué)體系,用各種實驗證實了他的理論,并且用理論解釋了光學(xué)的各種現(xiàn)象。有了完整而可以重復(fù)驗證的學(xué)說體系,人類對規(guī)律的認識才可能從自發(fā)狀態(tài)進入到自覺狀態(tài)。
在天文學(xué)方面,牛頓通過萬有引力定律闡釋了宇宙中日月星辰運行的規(guī)律,也從理論上解釋了他的前輩開普勒的行星運動三定律。
這件事情對人類的認知意義很大,因為從此之后,宇宙中星體的運行和各種天文現(xiàn)象都變得可預(yù)測了,人類從此有了非凡的自信心。
與牛頓同時代的科學(xué)家哈雷,利用牛頓的理論,準確地預(yù)測出一顆彗星回歸的時間。雖然他本人沒有能夠等到它的歸來,但是73年后,彗星真的回來了。這顆彗星也因此以哈雷的名字命名。
在牛頓之前,幾乎所有的科學(xué)發(fā)現(xiàn)都需要先觀察到現(xiàn)象,才能發(fā)現(xiàn)規(guī)律,在牛頓之后,很多發(fā)現(xiàn)則是先通過理論的推導(dǎo),預(yù)測可能觀察到的結(jié)果,然后再通過實驗證實。
你可能注意到了,我在前面的敘述中,用了很多“在牛頓以后”這樣的表述,以上所說的科學(xué)領(lǐng)域都以牛頓為分界點開啟了新的紀元。但是,牛頓的貢獻還不止于此,他在思想領(lǐng)域最大的成就是將數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)三個原本孤立的知識體系,通過物質(zhì)的機械運動統(tǒng)一起來。因此,牛頓和當時其他科學(xué)家們一起,確立了一種新的世界觀,就是機械論。
簡單地講,機械論認為我們的世界是客觀物質(zhì)的,是確定的,是可以認識的。物質(zhì)世界的變化,我們看到的各種現(xiàn)象都可以用各種機械運動來描述,而人類則可以通過對世界的研究,發(fā)現(xiàn)那些運動背后確定的規(guī)律。
這些描述雖然你今天聽起來覺得有些絕對化,但是在人類的進步過程中,這是一次巨大的飛躍。因為在牛頓之前,人類搞不清楚世界上各種事情是怎么回事,于是就把自己能力所不及的原因都想象為神的作用。
這就如同今天還有些人相信金字塔是外星人造的一樣。但是牛頓等人,給了人類這個自信,從此人不再是匍匐在神的面前,而開始相信自己。這也是為什么西方對牛頓的評價如此之高的原因。
詩人亞歷山大·波普在拜謁牛頓墓時寫下了這樣一句著名的詩句:“自然和自然律隱沒在黑暗中;神說,讓牛頓去吧!萬物遂成光明?!边@其實就反映出人類在牛頓之前和之后對世界態(tài)度的變化,在那之后,人類不再覺得自己身處不可知的黑暗了。
從歷史的必然性來看,牛頓的出現(xiàn)不是偶然的,與他同時代的英國出現(xiàn)了一大批頂級科學(xué)家,包括胡克(彈性定律的提出者)、哈雷、波義耳和惠更斯(生活在英國的荷蘭人,牛頓選定的繼承人)等人。
哈雷和胡克等人其實也注意到了行星圍繞太陽運動需要一種向心力,即來自太陽的引力,只是這些人沒有能力完成理論的建立罷了。不過,如果沒有牛頓,可能用不了多久,也會有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)萬有引力定律。事實上,哈雷參與了牛頓《原理》一書的出版,并且是該書第一版的出資人。這些事實說明了科技發(fā)展的必然性。
從歷史的偶然性來看,牛頓非常幸運,用法國大數(shù)學(xué)家拉格朗日的話講,“牛頓是那么地幸運,因為發(fā)現(xiàn)并建立一個宇宙系統(tǒng)的機會只能有一次”。因此牛頓可以講是生逢其時。在牛頓之后,世界上還有很多偉大的科學(xué)家出現(xiàn),但是以一己之力構(gòu)建多門學(xué)科大廈的機會不會再有了。
牛頓最偉大的地方在于他通過確立機械論,讓人類有了空前的自信。我們今天遇到問題時,不是求助神,而是通過自己的努力解決問題,并且相信問題一定有答案,這種自信來自牛頓的年代。
(摘自微信公眾號“歷史人物簡史”)