Isaac Newton — 最后的魔法师
最后的魔法师
公元1666年的一个夏日午后,一位二十三岁的剑桥毕业生坐在林肯郡母亲农舍的花园里,望着一颗苹果从树上落下。在接下来的十八个月里,他几乎完全独自一人,发明了微积分,将白光分解为其色彩光谱,并开始构建万有引力定律。科学史上从未有任何一段时期,能与艾萨克·牛顿这段瘟疫岁月的创造力相媲美——也从未有任何一个头脑,如此彻底地重塑了人类对物理世界的理解。
“如果说我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。”
1643–1727
生于1642年圣诞节(旧历),地点在林肯郡的伍尔索普庄园。卒于伦敦肯辛顿,享年84岁——他是首位以国葬之礼安葬于威斯敏斯特教堂的科学家。
1687
《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)——有史以来最重要的科学著作——阐述了三大运动定律与万有引力定律。
24年
1703年当选皇家学会主席,此后连年连任,直至1727年去世。他以绝对的权威掌控着这一职位。
28年
主持了1696年的大铸币改革,以近乎痴迷的热忱追捕伪币犯,并在1717年无意中确立了金本位制。
运动定律、万有引力、微积分、光学、《自然哲学的数学原理》
历史性事件
奇迹之年
瘟疫迫使剑桥大学关闭后,牛顿退居到母亲位于伍尔索普庄园的农舍。在这非凡的十八个月里,他发展出流数法(即微积分)的方法,进行了证明白光由色彩光谱构成的棱镜实验,并开始构建万有引力理论。当时他年仅二十三岁。科学史上再未记录过如此可与之匹敌的创造力迸发——牛顿本人后来将这段岁月称为自己'创造力正值巅峰'的时期。
《原理》
1684年8月,天文学家埃德蒙·哈雷造访剑桥,向牛顿请教:在平方反比引力定律下,行星运行的轨迹会是怎样的曲线。牛顿当即答道:'椭圆。'他早已证明了这一点。哈雷说服他将研究成果付梓,历经十八个月近乎痴狂的写作,牛顿将一篇九页的论文扩展为三卷巨著,阐释了从苹果坠落到行星运行的万事万物的运动规律。《自然哲学的数学原理》(Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)于1687年出版,由哈雷本人自掏腰包资助印刷——因为皇家学会已将其图书预算挥霍在了一部鱼类史著作上。
反射望远镜
折射望远镜饱受色差困扰——透镜使不同波长的光以不同角度弯折,从而产生彩色光晕——对此深感不满的牛顿设计并制造出了第一台实用的反射望远镜。这台仪器仅约八英寸长,采用了他亲手用镜用合金磨制的凹面镜。它能将物体放大四十倍,清晰地展现出木星的四颗伽利略卫星以及金星的月牙相位。牛顿的设计原理至今仍是包括哈勃太空望远镜在内的大多数现代研究型望远镜的基础。
历史时间线
生于伍尔索普庄园
1642年圣诞节(旧历)生于林肯郡的伍尔索普庄园——早产得连他母亲都说他能装进一只夸脱杯里。他的父亲是一位目不识丁的自耕农,在他出生前三个月便已去世。牛顿自幼丧父,三岁时母亲改嫁又将他弃养。
进入剑桥大学三一学院
以减费生(subsizar)身份入读三一学院——这是最低的等级,他靠为家境富裕的学生端饭、倒夜壶来抵偿学费。他无视亚里士多德学派的课程设置,私下如饥似渴地钻研笛卡尔、伽利略与开普勒的著作。他的天赋完全未被导师们察觉。
瘟疫岁月
剑桥因大瘟疫而关闭。牛顿退居伍尔索普,度过了科学史上最富创造力的十八个月——发展出微积分,用棱镜分解白光,并开始研究万有引力。当时他二十三岁。
卢卡斯数学教授
首任卢卡斯教授艾萨克·巴罗认识到了牛顿的天赋,主动将这一显赫的教席让给了他二十六岁的门生——这是学术史上影响最为深远的慷慨之举之一。
首篇发表的论文
在《皇家学会哲学汇刊》上发表了《关于光与色的新理论的一封信》。罗伯特·胡克对该论文公开提出批评,由此展开了一场持续三十年、并深刻影响了英国科学走向的宿怨。
《数学原理》出版
在埃德蒙·哈雷的资助下,阐述运动定律与万有引力定律的三卷本巨著《自然哲学的数学原理》得以出版。它以一套统一的框架解释了行星、潮汐、彗星与抛射体的运动规律。此前从未有过如此著作。
精神崩溃
多年的炼金术实验——以及长期接触水银——使牛顿精神崩溃。他给塞缪尔·佩皮斯和约翰·洛克写去充满偏执妄想的信件,指控他们密谋对付自己。数百年后的头发分析显示,他体内的汞含量高达正常水平的十五倍。
皇家造币厂厂务官
获任命为皇家造币厂厂务官,迁居伦敦。主持了大铸币改革——熔铸并重新铸造了英格兰大部分的流通货币。他以侦探般的热忱追捕伪币犯,亲自搜集了两百多份证词,并将威廉·查洛纳送上了绞刑架。
核心人物
罗伯特·胡克
皇家学会实验主任,才华横溢的博学家,也是牛顿最难缠的对手。胡克公开抨击了牛顿1672年发表的光学论文,致使牛顿此后十余年不再发表科学著作。在《原理》筹备期间,胡克声称平方反比引力定律的发现优先权属于自己——牛顿为此震怒,一度威胁要将第三卷整个撤销。牛顿将《光学》一书的出版一直推迟到1703年胡克去世之后,而且据传,他在担任皇家学会主席期间,曾下令将胡克的画像从学会的厅堂中撤去。
埃德蒙·哈雷
这位天文学家于1684年8月造访剑桥,促使牛顿道出了行星轨道遵循平方反比定律的证明——正是这次谈话直接催生了《原理》的诞生。当皇家学会无力资助出版时,哈雷个人出资承担印刷费用,编校书稿,平息了胡克与牛顿之间一触即发的优先权之争,确保了这部史上最重要的科学著作得以问世。若非哈雷,《原理》或许永远不会付梓。
Isaac Newton的历史遗产
牛顿的运动定律在两个多世纪里统治着物理学,无人能撼动——直至爱因斯坦的相对论揭示出它们在极端速度与引力条件下的局限。但在日常世界里,无论是物体坠落、卫星绕行,还是工程结构的设计,牛顿的方程至今仍如刚发表之日那般精确而不可或缺。力的单位以他的名字命名。他在剑桥的寓所中发明的反射望远镜,至今仍是现代天文仪器的基础。而他在瘟疫期间于林肯郡一座农舍中发展出的微积分,更是现代物理学、工程学与经济学赖以书写的数学语言。
他也是一位炼金术士,曾写下逾百万字探寻'哲人石'的踪迹。他是一位暗中否定三位一体教义的秘密异端。他是一个睚眦必报的对手,系统性地摧毁了那些冒犯过他之人的声誉。而在生命的尽头,他曾将自己比作一个在海边玩耍的孩童,'不时因拾得一块比寻常更光滑的卵石,或一片比寻常更美丽的贝壳而自娱,而在我面前,那浩瀚的真理海洋依然全然未被发现。'读一读他亲口讲述的故事吧——这部第一人称电子书将带你走进牛顿的内心世界。
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