正文

牛頓在他的“非典”時(shí)期(4)

難以企及的人物 作者:蔡天新


 

當(dāng)牛頓于1664年4月離開(kāi)劍橋返回故鄉(xiāng)躲避鼠疫時(shí),沒(méi)有人意識(shí)到,他剛剛完成的大學(xué)生活是高等教育史上最有成效的學(xué)習(xí)過(guò)程。這首先歸功于新哲學(xué)的影響力。牛頓進(jìn)入劍橋時(shí),一場(chǎng)被稱為科學(xué)革命的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)在歐洲進(jìn)行得如火如荼:開(kāi)普勒把哥白尼提出的宇宙太陽(yáng)中心說(shuō)加以完善;伽利略提出了自由落體運(yùn)動(dòng)和慣性定律;而笛卡爾已開(kāi)始為自然界提供新的概念,他的哲學(xué)思想的核心就是懷疑一切,“我思故我在”??墒?,當(dāng)時(shí)包括劍橋在內(nèi)的大學(xué)教授們對(duì)這些進(jìn)步都熟視無(wú)睹,他們?nèi)匀还淌貋喞锸慷嗟碌念B固堡壘,主張宇宙的地球中心說(shuō),同時(shí)只是定性而不是定量地研究自然界。也就是說(shuō),那個(gè)年代的大學(xué)尚未成為科學(xué)、哲學(xué)研究的中心和前沿。

其實(shí),在接受高等教育之初,牛頓和成千上萬(wàn)的大學(xué)生一樣,也沉迷于亞里士多德的學(xué)說(shuō)。可是不久,他從社會(huì)傳聞而不是從課堂上了解到了笛卡爾的新哲學(xué),開(kāi)始相信物理世界是由運(yùn)動(dòng)著的物質(zhì)粒子所組成的。即使在革命性較弱的數(shù)學(xué)領(lǐng)域,牛頓從學(xué)習(xí)笛卡爾的解析幾何入門(mén),掌握了用代數(shù)方法解決幾何問(wèn)題的方法,然后又轉(zhuǎn)回去學(xué)習(xí)經(jīng)典幾何學(xué)。眾所周知,為了避免伽利略所受的那種牢獄之苦,笛卡爾的《幾何學(xué)》是作為他的哲學(xué)著作《方法論》的附錄三出現(xiàn)的,因而不在正統(tǒng)的教科書(shū)之列。牛頓從中獲得啟示,得到了二項(xiàng)式定理,再借助費(fèi)爾馬的畫(huà)切線方法,發(fā)明了微積分,可以用來(lái)求曲線的斜率和曲線下的面積。簡(jiǎn)而言之,牛頓的特殊教育和養(yǎng)料是經(jīng)由大學(xué)時(shí)代的閱讀閑書(shū)和道聽(tīng)途說(shuō)(可否稱之為另類(lèi)選課?)獲得的,這促使他此后在鄉(xiāng)村度過(guò)的兩年時(shí)光里才情勃發(fā)。

回顧科學(xué)史上那些赫赫有名的人物,相當(dāng)一部分都是接受了非常規(guī)或非典型的教育和思想,并且在相對(duì)缺少約束和壓力的情況下成就了自己的事業(yè)。以愛(ài)因斯坦為例,他早年對(duì)嚴(yán)厲而又學(xué)究式的德國(guó)教育感到厭煩和恐懼,幸好他是個(gè)有才藝的小提琴手,這有效地保留了他的激情和自信。十五歲那年,由于歷史、地理和語(yǔ)言課程成績(jī)太差,愛(ài)因斯坦沒(méi)有取得文憑就離開(kāi)了慕尼黑的預(yù)科學(xué)校,主動(dòng)放棄了德國(guó)國(guó)籍。后來(lái),他來(lái)到蘇黎世的瑞士聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)求學(xué),成績(jī)并不十分突出,畢業(yè)后在伯爾尼專(zhuān)利局做了一名專(zhuān)利員,利用業(yè)余時(shí)間完成了一生最主要的工作——狹義相對(duì)論,包括現(xiàn)在人們熟知的質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。這是自牛頓以來(lái)最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn),而愛(ài)因斯坦工作的推動(dòng)力來(lái)自于數(shù)學(xué)家新建立的四維時(shí)空結(jié)構(gòu)。

需要指出的是,最早意識(shí)到亞里士多德的三段論法工具,或曰工具論已經(jīng)過(guò)時(shí),不能滿足科學(xué)發(fā)展需要的哲學(xué)家并非笛卡爾,而是牛頓的英國(guó)前輩弗朗西斯·培根。培根是掌璽大臣的兒子,就讀的恰好也是劍橋的三一學(xué)院。只不過(guò)他在校期間因?yàn)轶w質(zhì)孱弱,常有疾患之苦,繼而產(chǎn)生厭學(xué)情緒。雖然如此,培根仍是劍橋人的驕傲,在三一學(xué)院著名的禮拜堂內(nèi),牛頓的塑像立在最中心的位置,在他前面的五位院友中,就有正在打瞌睡的培根。培根畢業(yè)以后,很快建立起法學(xué)家和政治家的聲譽(yù),后來(lái)卻不幸被政敵控告受賄,囚禁于倫敦塔。釋放以后,培根被迫退出政治舞臺(tái),從而過(guò)上隱居寫(xiě)作的生活,并成為享譽(yù)世界的散文大家。

與此同時(shí),培根也建立起了他的科學(xué)理論和方法,其核心是歸納法推理。他認(rèn)為,之前所有有關(guān)自然的信念體系缺乏嚴(yán)格的證明,原因在于對(duì)從中作出推論的一般命題處理不當(dāng)。它們或者是只憑一兩件事情便匆匆作出判斷,或者是依據(jù)眾所周知和普遍認(rèn)可而不加鑒別地被認(rèn)為是不證自明的。遺憾的是,這種新工具并沒(méi)有被數(shù)學(xué)家們賞識(shí),因?yàn)闅w納法畢竟只是其中的一種方法,他忽略了包括演繹法在內(nèi)的其他工具。培根也不關(guān)心當(dāng)時(shí)最重要的自然科學(xué)進(jìn)展,如開(kāi)普勒的行星三大運(yùn)動(dòng)定律和哈維的血液循環(huán)理論(雖然他本人是這位醫(yī)生的一個(gè)病人)。不過(guò)到了19世紀(jì),隨著達(dá)爾文的出現(xiàn)和生物學(xué)的進(jìn)展,培根的方法和思想終于有了用武之地。

最后,我想談?wù)勁nD返回劍橋以后的情況。出于幼年時(shí)代產(chǎn)生的一種害怕批評(píng)的心理(他一直憎恨他的繼父),牛頓并沒(méi)有急于公布他的偉大發(fā)現(xiàn)。尤其是在他發(fā)表了一篇光學(xué)論文之后,立即遭到同行權(quán)威的責(zé)難和圍剿,這讓他大吃一驚,此后很長(zhǎng)一段時(shí)間沒(méi)有公開(kāi)發(fā)表論文。牛頓在萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用方面的工作是在天文學(xué)家哈雷的勸告和催促下發(fā)表的,而包含微積分學(xué)理論在內(nèi)的數(shù)學(xué)名著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(1687)則是在哈雷的協(xié)助編輯和資助下出版的。這里必須提及的是,1684年,身為牛津大學(xué)教授的哈雷主動(dòng)來(lái)到劍橋,向年輕的牛頓請(qǐng)教行星運(yùn)動(dòng)的力學(xué)解釋?zhuān)瑑扇擞纱私⑵鹆松詈竦挠颜x。

1701年,牛頓遷居倫敦,此前他已經(jīng)基本上放棄了學(xué)術(shù)生涯,擔(dān)任不列顛造幣廠廠長(zhǎng)(后又擔(dān)任局長(zhǎng))。在以后的二十七年時(shí)間里,他沒(méi)有做任何科學(xué)研究,把時(shí)間奉獻(xiàn)給了自己缺乏創(chuàng)造力的神學(xué)研究,與此同時(shí),認(rèn)認(rèn)真真地做好本職工作。據(jù)說(shuō),牛頓非常注意防止偽幣,成為偽幣制造者的死對(duì)頭,有一些人因此上了斷頭臺(tái)。按照女王伊麗莎白一世對(duì)三一學(xué)院院士所要求的那樣,牛頓終生未婚。事實(shí)上,他與女性接觸很少,除了母親,而母親當(dāng)年幾乎遺棄了他,因此母子關(guān)系也不是非常融洽。當(dāng)牛頓去世時(shí),身邊只有與他同住的一個(gè)外甥女和她的丈夫?;蛟S,我們可以這樣認(rèn)為,作為有史以來(lái)最偉大、最有影響力的科學(xué)家,牛頓一生的主要工作在他學(xué)生時(shí)代躲避鼠疫的那兩年時(shí)間里就已經(jīng)完成了。


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