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數學家的故事 (八)

(2020-10-05 06:00:11) 下一個
14 Isaac Newton (1642—1727)
 
1642年,偉大的意大利科學家Galileo去世了。就在同一年,更加偉大的英國科學家Newton誕生了。
 
說起Newton,大家一定會想起砸中Newton腦袋的那個蘋果。那是一個了不起的蘋果,砸出了萬有引力定律。其實更應該說那是個幸運的蘋果,碰巧砸在了Newton的腦袋上。它要是砸在別的腦袋上,說不定就砸成了腦震蕩,或者心髒病。這在曆史上早有先例:光著身子泡澡的人不少,隻有Archimedes泡出了浮力定律。
 
Newton晚年回顧人生的時候說:“我不知道世人如何看我,但在我眼中,自己不過是一個在海邊玩耍的孩童,時不時的專注找一個更加光滑的石子,或者一個更加漂亮的貝殼,而對眼前真理的海洋一無所知。”
 
他的原話是這麽說的:”I do not know what I may appear to the world; but to myself I seem to have been only like a boy playing on the seashore,and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary,whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.”

Isaac Newton出生在Woolsthorpe附近的一個小村落。他是個早產兒,生於1642年12月25日。出生時是如此瘦小,據說大一點的茶杯就能裝下。人們對他期望不高,覺得他活不了幾天。他是遺腹子,出生前幾個月爸爸就去世了。他爸也叫Isaac Newton,是個文盲,簽字的時候隻會打叉,有如魯迅筆下的阿Q隻會畫圈。他的祖父也不識字,家譜就此打住,祖父以前就沒有任何記錄了。好在他媽媽識文斷字,不然他很可能就隻會打叉叉了。

他的媽媽叫Hannah Ayscough,勤奮節儉,精明能幹。在Newton三歲的時候,嫁給了鄰村的老光棍,時年63歲的Barnabas Smith。Smith沒打算要Newton,小小的Newton就隻好跟外婆一起生活了。他從來就沒有見過爸爸,這時連媽媽也難見到了,小小的Newton該有多麽痛苦!

Newton小時候身體並不強壯,沒法和同齡孩子一起玩耍,隻好自娛自樂。他心靈手巧,會製造各種玩具。他自製的風箏精巧別致,風箏上掛著燈籠,黑燈瞎火的時候,空中飄著的燈像鬼火一般,會把附近的村民嚇一大跳。

在他十歲的時候,Smith先生死了,他媽帶著三個弟妹一起回到了在Woolsthorpe的家。不久Newton就被送到了一家位於Grantham的學校讀書去了。Grantham是一個幾百戶人家的小鎮,離Woolsthorpe有八英裏路程,Newton寄宿在當地一位開藥鋪的Willam Clarke先生家裏。據說Newton和Clarke先生的繼女有段戀情,Newton上大學後就終止了,Newton終生未娶。

那時的Newton成績並不出眾,經常受同學欺負。十六七歲的時候,媽媽把他叫回了家,要他幫忙經營自家的農場。Newton不喜歡與牛羊為朋,也不喜歡與雞鴨為友,經常沉浸在自己喜歡的書籍之中,耽誤了正事。幸虧他有個劍橋畢業的舅舅,勸說他媽讓Newton回校讀書。回到學校的Newton如有神助,學習成績突飛猛進,很快成了優秀的學生。
 
1661年六月,不到19歲的Newton,要去劍橋讀書去啦。
 
光陰似箭,歲月如梭。轉眼間就到了1665年,Newton拿到了學士學位。當時瘟疫流行,劍橋大學被迫關門,Newton隻好回到自家農場,過了近兩年寧靜的鄉下生活。
 
瘟疫對誰都不是好事,唯獨對Newton是個例外。這近兩年的與世隔絕,給了Newton自由的時間和空間。就是這期間,一個蘋果砸中了Newton的腦袋,讓他腦洞大開,有了下麵重要的發現:
 
1. 一般情形下的二項式定理
2. 微積分
3. 萬有引力
4. 光和顏色的理論
 
風雨過後才有彩虹。疫情過後,Newton已是世界上超一流的科學家!
 
1667年,Newton回到劍橋,繼續他的學業。1668年他製作了一個反射望遠鏡,用它觀測丘比特的衛星,以此驗證他的萬有引力定律。1669年,年僅26歲的Newton成了數學係年輕的教授,那是一個以Henry Lucas命名的主任教授,英文名稱是Lucasian Professor。1672年當選為皇家協會的會員,該是多麽春風得意啊,那時他還沒到而立之年。
 
要是現在,手頭上有那麽多重大發現,還不得加班加點夜以繼日把文章趕出來。可Newton不急,他把手稿鎖在櫃子裏,像辟邪劍譜那樣小心保存著。他倒不是擔心有人會來打擂台,而是天生羞怯,怕文章發出後有人挑刺,情願多一事不如少一事。

Edmond Halley是天文學家,哈雷彗星就是以他名字命名的。1684年8月,Halley偶然到了劍橋,向牛頓請教:假定行星到太陽的引力與其到太陽距離的平方成反比,行星該以怎樣的曲線運行?牛頓不加思索地回答:“橢圓啊”。Halley十分驚訝:“你是怎麽知道的?”,“我計算過了呀。” “計算在哪?” 於是牛頓答應找找,然後給Halley寄去。同年11月,Halley收到了Newton的信件和計算。太好了,真是蒼天有眼。這麽一次偶然機遇,徹底改變了科學的進程。在Halley的勸說下,Newton答應整理自己的研究,兩年以後的1687年,科學巨著《自然哲學的數學原理》公開發表了,出版費用出自Halley,原本應由皇家協會出資的。Halley 並不富有,為了科學,他真的是豁出去了!

Newton的萬有引力,隨著《原理》的問世,已經聞名於世;可他的微積分,還一直養在深閨人未識。

微積分可不簡單,是個了不起的發現。按說Archimedes就具備了微積分的思想,微積分怎麽就遲遲總不分娩呢?這要說清楚話就太長了。這中間涉及羅馬帝國的興起,希臘文明的衰敗,以及中世紀的黑暗,它們都對微積分的出現有負麵的影響。
 
出來混,總是要還的;不出來混,就一定萬無一失?Newton把自己的微積分鎖在櫃子裏,最後也中招了。
 
基本故事是這樣的。Newton一直把微積分的發明鎖在櫃子裏,有時也在朋友圈裏展示一下自己的手稿,他可沒有料到,在歐洲大陸,有個名叫Leibniz的年輕德國人,一個職業外交家,卻在1684年和1686年先後公開發表了關於微分和積分的文章,雖然名稱和他的有異,基本思路卻大致相同。若幹年後,一場關於是誰先發明微積分的論戰終於爆發了……
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評論
貓姨 回複 悄悄話 偉大牛頓真正的貢獻於世界,造福人類

愛因斯坦更多理論意義
泥中隱士 回複 悄悄話 牛頓和Leibniz在Newton-Leibnitz定理上有爭議。不同意說他們對微積分的發明權有爭議。
jw2009 回複 悄悄話 牛頓十分十分偉大,有著非常慎密的思維。。
愛因斯坦在牛頓二百多年後推翻了牛頓力學背後的時空觀,但是仔細看看牛頓對時空的論述便可清楚地感到,他對時空這樣的定義有著隱隱的不安,隻是覺得沒有其它更好的方法。。也就是說,他當時已經感到某種不安。。
小二哥李白 回複 悄悄話 好文
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