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司古的博客

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牛顿的另一面  

2008-07-25 15:12:15|  分类: 杂七杂八 |  标签: |举报 |字号 订阅

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 1718年制作的牛顿的象牙胸像

司古

历史上最为伟大的科学家是谁?伊萨克·牛顿爵士(1642-1727)应该当之无愧,对此没有人能够怀疑。作为人类科学启蒙时代的奠基人,从没有一个人能够像牛顿那样,在物理学、数学和哲学方面都建树颇丰,堪称科学的巨匠。

1642年,牛顿出生在英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普,他的科学天才很早就展现出来。1661年,19岁的牛顿进入剑桥大学三一学院读书。在那个时代,大学里崇奉亚里士多德的理论,但牛顿对于如笛卡尔、伽利略、哥白尼、开普勒等当代哲学家的思想更感兴趣。但不久伦敦爆发了黑死病,剑桥大学被迫关闭,牛顿也离校返乡,在接下来的两年内,牛顿凭借着在学校获得的良好科学素养,在家乡恬淡的环境中,展开思维的翅膀,开始思索前人不曾考虑过的种种问题,这段短暂时光成为牛顿科学生涯中的黄金岁月——1665年初,牛顿创立级数近似法,以及把任意幂的二项式化为一个级数的规则;同年11月,创立正流数法(微分);次年1月,牛顿开始用三棱镜研究颜色理论;5月,开始研究反流数法(积分)。同年牛顿开始研究重力问题,并想把重力理论推广到月球的运动轨道上去。他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们的轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。我们可以这样说,牛顿一生中最为重要的三大成就:微积分、万有引力、光学分析的思想都是在这时孕育成形的。那么立刻就有一个新的问题摆在我们面前,牛顿一共活了85岁,那么在他生命的其他时光中,他都在研究什么呢?

                                  

                                                    位于英国威斯敏司大教堂内的牛顿之墓

最近,一批“不具科学价值”的牛顿手稿被重新发现,这批颇具历史价值的手稿是英国皇家学会在整理古代手稿时发现的。实际上这批手稿最初是在1727年牛顿去世后发现的,后来于1936年在伦敦索斯比拍卖行仅以15英镑的价格被拍卖出去,此后就再无踪迹。这些文件重见天日后,人们开始认真研究这些历史资料,人们发现这些手稿全部是关于炼金术和宗教神学的!这些总长150万字的手稿详细地记录了牛顿所进行的炼金术的试验及体会,以及牛顿利用自己的科学知识对圣经中的宗教问题进行的推导过程,从手稿的时间跨度上看,牛顿从事这些研究一直持续了至少30年!难道作为“理性和科学化身”的牛顿除从事科学研究外,还曾狂热地进行过大量被现代人斥为伪科学的研究么?传统的牛顿形象遭到质疑,一个更为复杂的、令人深感困惑的新的牛顿形象呈现在研究者面前,从而掀起了重新解读牛顿的研究热潮。

                       

                                                                    牛顿:科学的巨人

研究者发现,牛顿在就读中学时曾寄宿在一个药剂师家里,这段经历可能引发了他对化学的兴趣。1667年春牛顿开始修习化学,并很快转入更刺激的炼金术领域,1669年底,牛顿开始炼金实验。其后近30年的时间中,牛顿投入大量的时间与精力从事炼金术研究与实验。去世的时候,他的藏书中有169册关于化学及炼金术的书籍,而他留下的有关炼金术的资料竟超过100万字。

                                           

                                  今天的许多化学仪器和化学实验方法都是古代炼金术士的发明

                                              

                                                          捧着牛顿画像的阿尔特弥斯女神

除了炼金术,牛顿还致力于神学的研究,作为虔诚的清教徒,牛顿全心信任神的指引。在他的宇宙观中,造物主是至高无上的。他信奉当时属于异端的阿里乌教派,拒绝三位一体论,相信耶稣只是上帝创造的第一个生物,在宇宙间的位置介于上帝和凡人之间。牛顿还相信《圣经》作为“神之言”与神之行的“自然”是同一件东西,并用现代人看来十分荒唐的推算技巧去解释圣经预言。事实上,自1672年开始,在进行科学研究与炼金术实验的同时,牛顿就抽出时间来从事古年代学、“三位一体”论、《圣经》预言的研究。数十年来他几乎从未停止过这方面的研究。直到晚年他仍然不停地修改他在半个世纪前就开始订立的年谱,从头到尾增加许多细节。甚至在死前的一个星期,牛顿还继续琢磨对预言的一贯想法以及对《圣经》的解释,一再重新计算末日宣判到来的时间……他否定哲学的指导作用,虔诚地相信上帝,埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时,竟提出了“神的第一推动力”的谬论。这些,难道真的会是牛顿的所作所为么?

                    

                                          炼金术在17世纪是令许多学者着迷的一项玄妙技术

千真万确,牛顿用在研究炼金术和神学理论上的时间和精力,要远远超过他在力学、数学、光学等领域所花费的。最初人们发现这些手稿时也曾想把这作为一个永远的秘密保藏起来,以免让牛顿光辉伟大的形象受到损害;但最终人们认为还是应该公布这些东西,因为牛顿所处的时代具有自己的特殊性;这些手稿并不能否定牛顿作为伟大科学家的形象!不要忘了,在牛顿生活的17世纪,近代化学尚未形成,炼金术在当时并不能称为伪科学,人们认为可以通过外部条件改变金属的性质,从而获得黄金;这是一种朴素的哲学观点,用今天的眼光看来并非毫无道理,只不过在当时的条件下就只能够是天方夜谭了。炼金术具有极其纷繁复杂的内容,它偏重实际操作,现代化学实验室内使用的设备和技术,有许多是从炼金术发展而来的,可以说正是炼金术催生了现代化学。

                                          

                            17世纪许多人相信可以改变物质的本性,从其他物质得到金子或银子

事实上,许多富有智慧的人都曾为炼金术的巨大魅力所诱惑。与牛顿同时代摩耳、巴宾顿、巴罗、波义耳等人都曾痴迷于炼金术。这种时代的气氛与周围环境的影响可作为解释牛顿同样沉迷于炼金术的原因之一;从牛顿本人而言,他希望从炼金术中发现宇宙的真理,在近代科学诞生之前,神秘学和科学间的界线十分模糊。从哪一条道路前行能够觅得真理,人们尚不得而知。而牛顿素来“把宇宙看成是全能之神设下的密码”(凯恩斯语),认为“为了获得宇宙的真理,没有一个研究途径不该去探索,没有哪一块石头是不重要而不该翻过来看看的”。

                  

        保存在瑞士的另一间17世纪炼金术士工作室,很难想象,牛顿竟然沉迷于如此玄幻的实验室

关于宗教和神学方面的研究,牛顿也曾付出过长期的努力,但是牛顿的研究并非完全出于精神信仰的需要,由于牛顿所处的时代宗教的影响力渗透在社会的各个层面,牛顿也相信上帝的力量,他认为客观世界的规律都是上帝所创立的,而人类是可以通过研究去揭示这些规律的。因此牛顿希望能够从宗教神学的理论研究中得到对自然科学研究的某些启示。当然这种研究也限制了他对规律内在机理的研究。晚年的牛顿曾思考万有引力的机制,对“物体是通过什么方法得以产生超距作用的”这一问题,他曾认为,基督是宇宙中所有作用的媒介,上帝借由这个媒介以维持宇宙体系。牛顿之所以会提出这一精致却荒唐的假说是由于它既能满足牛顿的求知欲,又符合他的宗教信仰。从那个时代的社会特点来看,这并不能作为牛顿的“罪名”。

在今天我们看待牛顿的这些“荒唐”手稿时,不要忘了,牛顿是和你我一样有血有肉的人,而不是一个虚幻的神,他研究的炼金术和神学在当时和科学间并无清晰的界限。而且牛顿对于这些的研究对于培养他的科学思想并非没有作用,他的某些科学理论的假定前提正是来源于宗教典籍中的某些论述。我们不能因为牛顿曾经痴迷于炼金术和神学而否定他作为科学巨匠的声名,正是因为有了这些探索道路上的波折,牛顿的科学探索精神才更为可贵,因为他的这些科学成就是经过了去伪存真的辨识,他的成功之路,是从荆棘中开拓出来的。缺少了这些波折,牛顿或许会更加完美,但是他的成就也将因此少却许多魅力和光彩。

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