艾薩克·牛頓的傳奇一生(二):天才的機遇和挑戰

進入英國皇家學會的首次碰壁

英國皇家學會初期

在牛頓發明反射式望遠鏡不久,英國皇家學會給他丟擲了橄欖枝。1672年一月,牛頓加入英國皇家學會。在這樣一個學術氛圍濃厚的學會,沒有什麼課題是被禁止的。在這裡你可以找到愛德蒙·哈雷有關大麻的文章,還有《怎樣種好蘋果》,《洗衣服秘訣》等等。這是一個充滿魔法奧秘的神秘花園。

剛進入皇家學會的艾薩克·牛頓,躊躇滿志,發表了他的第一篇論文——《光和顏色的理論》,牛頓深信自己論文的重要性,對自己也是有極強烈的信心。在皇家學會,論文的發表必須透過稽核,對這篇論文的稽核就交給了時任皇家學院的會長——羅伯特·胡克。

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羅伯特·胡克

胡克也是一位德高望重的自然哲學家和發明家,他建立了彈簧體變形與力成正比的胡克定律,也就是我們所知的F=kX。生物學方面,他利用自制的複合式顯微鏡觀察植物結構,將發現的最小單元命名為“cell”(細胞),這種說法一直沿用至今。胡克對牛頓論文的評價持保守態度,他認為還不存在一種不可推翻的論證可以證明牛頓論點的可靠性。

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胡克定律

牛頓的自尊心極強,他認為並不能因為論文起點過高而判定他是失敗的。胡克回絕牛頓,一定意義上來說,為他自己埋下了禍根,牛頓一直沒有原諒胡克對自己的偏見,以至於當他自己當上會長之後,燒掉了所有關於胡克的一切。這位天才的科學家也有十分記仇的一面。

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胡克與牛頓

牛頓決定自己單幹,再聯絡出版社之後,他成功地發表了這篇名為《光和顏色的理論》,顯然他高估了自己實力。他的論文並沒有得到應有的反響,甚至有很多社會上異樣的呼聲。他開始面對公眾的壓力,由於自己不擅長人際來往,牛頓顯然對這種社會輿論壓力顯得不適應。他開始自閉,將自己反鎖在劍橋大學的房間裡,他害怕面對公眾的批評,重新皈依自己自由平靜的生活。對皇家學會來說,他們想知道牛頓到底的近況,然而他回答:“我在從事自己私人的研究。”。

隱居的秘密研究

神學與鍊金術

隱居避世的十二年是牛頓人生中最神秘的十二年,他將自己的手稿封存在箱子中,無人知曉,直到1936年,經濟學家凱恩斯透過拍賣獲得了牛頓當年的手稿,才揭開一代偉人的神秘面紗。手稿所記錄的文字,完全偏離了世人對牛頓的認知,他從一個偉大的科學家變成了神學研究者和狂熱的鍊金術師。

牛頓渴望在神學中得到慰藉,他開始翻閱古代經典,最後得到一個結論:古代文明可能早已經深知宇宙的執行規律,所有的文明起源於一個共同的起點,國家和部落的產生才是導致信仰不同的原因。由此,他指出“三位一體”的神學基礎是錯誤的。他堅信神,只有一個。這種思想相當超前,在當時的英國社會提出異端宗教言論是要送上斷頭臺的。牛頓將自己對神學的思考記錄在手稿裡,封存了兩個世紀。從他對神學思考的嚴謹程度可以看出,牛頓渴望一種統一,這為他以後提出三大定律提供了思想基礎。

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三位一體的宗教學說

在這黑暗的十二年裡,牛頓從事的另一項研究就是鍊金術。他相信任何物質都存在一個相互轉化的機理,像蠟燭燃燒變成了光,光也應該可以逆向的變成蠟燭。牛頓開始探索將一些廉價的物質轉化為金子,他想找到可以點石成金的物質,甚至於想找到一種可以創造生命的物質。牛頓深知世人並不能理解他的思想,但是在兩個世紀以後,愛因斯坦質能方程的研究證明了牛頓瘋狂的猜想——質量即是能量。牛頓對鍊金術的研究雖然失敗了,但是他的這種物質之間相互轉化的思想,引領了幾個世紀的科學潮流。

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中世紀鍊金術

牛頓運動定律的創立和曠世鉅著的發表

牛頓運動定律與萬有引力

時間到了1684年,牛頓成為了一個無名的學者,過上了隱居避世的生活。雖然也在從事相關的科學研究,但是他並不希望跟別人分享。同年,天文學家艾德蒙·哈雷突然造訪。哈雷說過誰可以揭示天體的執行規律,誰就可以進一步的完善天文學。

牛頓對哈雷突然地造訪顯示出極大的興趣。個人方面,他受到哈雷的感化,對自然哲學的研究有了更強的動因。時代背景下,很多科學家都在從事天體執行規律的研究,其中就包括牛頓的宿敵羅伯特·胡克。牛頓深知這是一次好機會,他開始著手研究這一課題。這一次他相當的嚴謹,並不想重蹈覆轍。他並不滿足於天體執行規律的研究,更傾向於提出一個大一統的理論,揭示萬物統一的運動理論。牛頓三大定律應運而生。

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牛頓第一定律

三大定律的提出並沒有讓牛頓止步,他觀察地球圍繞太陽轉動,月球繞地球運動,以及雨滴的落下,成熟蘋果的掉落。將三大定律上升到天體運動方面,結合哈雷的啟發,提出了著名的萬有引力定律。他指出萬有引力是一種超距作用,他跟兩個物體的化學組成和其中的介質沒有關係。

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蘋果對牛頓思考萬有引力的啟示

牛頓的發現讓胡克及其嫉妒,然而牛頓已經做好了充分的準備,他有能力與胡克理論。胡克發表了萬有引力的基本理論,明確的指出牛頓沒有宣佈發現的權利。然而胡克的理論只是一些淺顯的基礎。哈雷等諸多科學家對牛頓創立完整的萬有引力理論都有所貢獻,牛頓也準備好承認他人成果的重要性,但不包括胡克。牛頓覺得自己是站在巨人的肩膀上,他覺得胡克是一個只會竊取成果的小人。

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《自然哲學的數學原理》

1687年,牛頓發表了驚世駭俗的鉅著《自然哲學的數學原理》,將人類對理性世界的理解提升到了前所未有的高度。從此,牛頓名聲大噪。而胡克在這場沒有硝煙的戰爭中變成了失敗者。