唐宋韻
唐宋韻
來，讓我們立體地看看科學巨人牛頓
日前，英國查爾斯國王在溫莎城堡盛情款待來訪的川普。賓主互相讚美，大侃兩國特殊關係。老川也不同往常，顯得中規中矩。有的看官一邊感歎城堡內的金碧輝煌，一邊感歎當年的日不落帝國如今已步入黃昏。有人更近一步，說美國的太陽也在西沉。
英國是不是已是晚上7點，美國是不是也到下午3點多，這個我們先不論，今天不談政治。然而看著那城堡內外，我感覺到的是一種曆史的厚重。回首過去三、四個世紀，英國這樣一個小島，為人類文明做出了非凡的貢獻，其根本原因是什麽呢？我在過去的三、四十年裏經常在想，但卻沒想出什麽名堂。
這裏不談大憲章、光榮革命等曆史篇章，也不說莎士比亞、丘吉爾等“文科生”。隻說在科學和技術上為人類做出傑出貢獻的人物，一抓就是一大把 — 牛頓（Isaac Newton），達爾文（Charles Darwin），麥克斯韋（James Clerk Maxwell），瓦特（ James Watt），道爾頓（John Dalton），法拉第（Michael Faraday）…… 你若說，這些人都是“古時候”的，現在如何呢？好，舉幾個最近幾十年世界超一流的例子——
弗萊明（Alexander Fleming，青黴素的發現者，這是人類的第一個抗生素）
霍金（Stephen Hawking，當代最偉大的理論物理學家之一）
圖靈（Alan Turing，史上最偉大的計算機科學家和密碼學家之一）
富蘭克林（Rosalind Franklin，她首先發現了DNA的雙螺旋結構，然而得諾貝爾獎的卻是另外三個人【很長的故事，這裏先不談】）
伯納斯-李（Tim Berners-Lee，萬維網 www 的發明者）
懷爾斯（Andrew Wiles， 證明了數學上著名的“費爾馬大定理”）
…… 英國人口隻占世界人口的0.9%，夠意思了吧？
在所有的這些人中，最偉大者，我認為首推牛頓。不僅如此，我認為他是迄今人類曆史上最偉大的科學家。他的運動三大定律、萬有引力定律和微積分的發現，至今在人類科學技術殿堂中依然處於基石和中心的地位。可以毫不誇張地講，如果沒有牛頓，今天的我們不可能有現在這個水平的物質文明程度，很可能還沒有航空、航天和對宇宙的探索。牛頓以後，比如相對論和量子力學的出現，的確是對經典力學的進一步的發展。但很多的時候，比如，一般的工程計算和航天器的軌道計算，用牛頓三百年前的定律就夠了。
那麽，是不是說，假如當年那個羸弱的嬰兒沒能活下來，這些規律別人就發現不了呢？是不是說如果沒有牛頓，人類的現代物質文明就不能產生呢？那倒不至於。我認為一旦古希臘的亞裏斯多德建立形式邏輯體係和歐幾裏德寫出《幾何原本》，人類理性認識世界的過程就啟動了，這是一個質的飛躍。牛頓這個天才讓進程加速了，或者說假如沒有他，這個過程要延緩。然而隻要這個實證邏輯體係已經建立起來了，自然規律終歸會被揭示，即便晚幾代人。相反，如果沒有這個體係，即便有大量聰明、勤奮的個體，是沒有大用的，依然隻能是經驗性的重複。（想想“勾三股四玄五”與畢達哥拉斯定理之間的鴻溝！）
牛頓是科學偉人，但從個性角度講，他比較冷漠、刻薄，可能不是一個可愛的人。讓我們來看幾個側麵，至於產生什麽樣的立體感，各人感覺也許不同 ——
** 牛頓是遺腹子 **
牛頓的父親在他出生前大約三個月就去世了。母親給他起了與父親同樣的名字Issac。他父親生前是一位富裕的農民，家裏有幾百隻牛羊，所以母子生活無憂。
牛頓3歲時，母親Hannah改嫁，由於那個男人不希望撫養牛頓，他母親便把年幼的牛頓留在了自己的父母家。過了7年，那個男人死了，她帶著與他生的三個孩子一起回到了娘家，於是牛頓與母親重新生活在一起。但多年的分離已經讓他與母親關係比較疏遠，童年時期的這段經曆，可能與他成年後性格的內向、多疑有關。
後世許多傳記學者有認為，牛頓的遺腹子和早年的經曆，塑造了一個孤僻內向、缺少信任、沉默寡言的人。然而另一方麵，這種不幸的背景雖然讓他人格偏執，但也間接促成了他的深思和對解決未知問題的近乎癡迷的投入。
** 牛頓可能患有阿斯伯格綜合征 **
阿斯伯格綜合征（Asperger Syndrome，簡稱 AS）是一種精神發育障礙，經常表現為社交困難，這種人既對他人社交信息缺乏理解，也缺乏參與社交的願望，他們與人交流機械而缺乏感情色彩。這些人的智力正常，有一部分智力超群，興趣多專注於某個特定領域（如數學、計算機編程等）。2013年頒布的DSM-5診斷標準已經不再把它作為獨立障礙列出，而是並入高功能自閉症。
牛頓是否患有AS，一直是學術界和公眾感興趣的問題。牛頓的行為特點的確有點像。然而，現代精神病學診斷不宜直接套用在幾百年前的曆史人物身上了。如今的精神問題的診斷，需要有經驗的精神科醫生跟患者本人交流才能作出。牛頓生活在18世紀，沒有現代精神醫學診斷體係，我們隻能依靠曆史文獻、信件和傳記中的描述來推測。我們不能斷然給牛頓貼上“阿斯伯格綜合征”的標簽。
** 牛頓不喜歡發表，卻是捍衛自己優先權的鬥士 **
牛頓具有“發表”和“爭論”的矛盾性。牛頓23-24歲這兩年裏思想極為活躍且有多項重大突破。他的二項式定理、微積分、萬有引力定律、運動三定律的基本思路，都是這時候產生的，但他的研究結果常常拖延多年才公開。他擔心自己的思想被誤解，或不願意因為不夠成熟而受到攻擊。
然而，一旦他的學術聲譽或優先權受到挑戰，他就會投入極大精力去捍衛。在皇家學會內部，他與資深學者胡克（Robert Hooke，看官還記得初中物理課上那個關於彈簧的“胡克定律”嗎?）就萬有引力和光的本質（粒子vs. 波動）, 展開了多年的爭論。較年輕的牛頓聲譽逐漸壓過胡克，後來他成為皇家學會會長（President of the Royal Society）
更富有戲劇性的是牛頓與德國數學家萊布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）關於發明微積分的優先權之爭。背景是，牛頓發明了微積分，但以手稿形式存在。萊布尼茨在獨立發展了微積分（他的符號體係更現代化），並在1684–1686年公開發表。爭論升級到不堪的程度，1711年，英國皇家學會發表聲明（其實牛頓主導）支持牛頓優先權。歐洲大陸數學家則一直站在萊布尼茨一邊。這場爭論延續幾十年，造成英國數學與歐洲大陸數學一度不交流。
目前科學史專家普遍認為，牛頓和萊布尼茨是微積分獨立發明者，牛頓先發明但晚發表，萊布尼茨先公開且獨立發展。爭論的本質更多是榮譽問題，而非純科學問題。
** 牛頓既不是異性戀，也不是同性戀，他隻是不感興趣 **
牛頓一生沒有結婚，也沒有明確的情感伴侶的記錄。他童年和青年時期沒有留下過追求女性的記載。在當時社會，學者終身未婚並非罕見，但牛頓這般冷淡有些過於徹底。一些傳記作者推測他可能與男性友人關係親密，但沒有事實材料，無證據顯示他有同性戀傾向。
能跟他稍可類比的，是法國數學家笛卡爾（René Descartes，直角坐標係就是他發明的。），他終身未婚，但有過情人。德國哲學家康德（Immanuel Kant）或許跟牛頓最像 ，他性格謹慎，終身未婚，但據史料他也有過婚姻的想法。從現有的史料來看，牛頓在性與情感方麵的確顯得 “缺乏興趣”，這點跟“異性戀/同性戀”都不契合。
至於原因就不好說了。比如他真有阿斯伯格特征，有可能對社交和情感關係興趣淡薄。他童年缺乏愛的經曆，可能讓他回避親密關係。也有可能他極度沉迷於研究，個人生活的位置極為次要。
** 牛頓熱衷於煉金術 **
牛頓除了在物理學、數學和天文學上的巨大成就之外，還對煉金術（Alchemy）表現出極大的興趣。煉金術的目標是通過化學方法將一些基本金屬轉變為黃金，或者製造萬靈藥。煉金術是跨越人類曆史和多種文化的一種化學哲學，直到現代化學發展成熟以後，才證實煉金術的不可能和其偽科學的性質。但在牛頓的時代，它是化學探索的一部分。
在他留下的龐大手稿中，煉金術文獻占了相當大的比例。據估計，他的煉金術筆記和抄錄內容超過一百萬字，數量甚至遠超他在物理學方麵的筆記。牛頓曾仔細研究古代和中世紀的煉金典籍，試圖理解並實踐“點金術”、煉製賢者之石以及探究物質的本源。他相信其中隱藏著自然界的秘密法則。牛頓在煉金術上的巨大投入，使人們重新認識到他並非單純的“現代科學奠基人”，作為探索者，他有時也站在科學與神秘主義的交界處。
** 牛頓篤信上帝 **
牛頓在宗教上也有非常深厚的興趣和投入。事實上，他的宗教信仰對他的一生的研究都有影響。牛頓深信上帝，相信宇宙秩序和自然法則是上帝設計的。他認為，通過研究自然界的規律，人類可以更好地理解上帝的智慧。
對牛頓來說，科學探索和宗教信仰並不矛盾。自然法則的發現和宇宙的秩序被他視為了解上帝智慧的體現。牛頓不僅篤信宗教，而且他的科學研究在一定程度上受到了他宗教觀念的啟發。他是一個在科學和宗教之間尋求理解宇宙秩序的人。
牛頓寫了大量關於宗教和神學的研讀手稿，但生前很少發表。這其中他對世界末日的推算頗有意思，不過他並沒有把這個信息公開發表。根據他的研究，世界末日不會早於2060年。但他對“具體日期”非常謹慎，他絕不是說世界一定會在2060年結束，隻是認為末日不可能發生得更早。各位看官，看來我們尚安全。
** 牛頓長期擔任皇家造幣廠廠長 **
牛頓去世的時候，不僅是皇家學會的會長，還是造幣廠的廠長（Master of the Mint），多年前我第一次聽說時，感覺很奇怪。後來才知道該職務是他除了科學研究之外一段重要的經曆，而且他幹得成績斐然。
1696年，53歲牛頓被任命為皇家造幣廠的“監督官”。這份工作對德高望重的牛頓來說，完全可以當作閑職來做，但他卻非常認真，投入大量精力。（這可能也是阿斯伯格綜合征患者的“毛病”。）當時英國貨幣體係問題不少，偽造、私鑄、磨邊（削掉銀幣邊緣取銀）等尤為嚴重。牛頓親自調查、起訴偽造者，甚至參與秘密偵查，使混亂局麵大為改觀。
當局一看，大科學家居然有這等管理才能，於是1699年，牛頓被任命為造幣廠廠長，他幹了28年，一直到去世。在任期間，他負責英國貨幣改革與管理。他推動了金幣標準化，改進了鑄幣技術，確立了金幣與銀幣的兌換比率。這為後來英國進入“金本位”奠定了基礎。 牛頓在造幣廠的工作中展現出的嚴謹，與他在研究中的嚴肅認真同出一轍。真是“金子在哪兒都會發光”啊！
在牛頓看來，宇宙的一切規律，都可以用數學公式來定量表達。在他的運動三定律（慣性定律、加速度定律和作用反作用力定律）和萬有引力定律萌發二十多年後，到了1686年，牛頓終於發表了科學史上的裏程碑著作之一，《自然哲學的數學原理（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica）》，簡稱Principia。這本書篇幅並不宏大，但卻是經典力學的奠基之作，標誌著近代科學的成熟。它建立了用數學方法解釋自然現象的範式，把物理學從哲學思辨提升為可驗證的科學體係。
這本書是用拉丁文寫成的，我一句也看不懂，但幾年前我卻買了一本來，文盲翻書。到底目的是什麽呢？我也說不清楚。
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【另加一個維度 —— 《牛頓炒股》】
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【論壇交流】
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謝謝臨讀、評論。
我文中隻提到一句他在光學方麵的工作，即就光的本質是粒子還是波動，他與胡克有爭論。牛頓用三棱鏡分開了白光的光譜，並且進行了一係列的研究，他是光的粒子說的堅定捍衛者。而對於惠更斯發現的光的幹涉、衍射等現象，他卻完全忽視和排斥。總的說來，牛頓沒有（我們不能苛求）認識到可見光其實隻是電磁波譜中的一小段，他在這方麵實際的貢獻和其實用價值，與他在力學和微積分方麵的貢獻，是不能相提並論的。
關於霍金，他在1970年代還沒有嚴重殘疾時，對於理論物理、特別是黑洞理論的貢獻是巨大的。如今有人認為他像“網紅”，那也是在他寫了重要的科普著作如《時間簡史》後贏得的。即便有爭論，我認為他依然是當代英國科學界的驕傲。
謝謝臨覽。牛頓的曆史地位是不可動搖的。
The eminence of "文中一些人" can help to illuminate how fertile the cultural and scientific soil was where Newton was born, grew and flourished.
Anyway, we all can agree that, the life quality of humankind in 2020s is colossally improved compared with that in 1620s. It is Newton who made the major difference.
謝謝臨覽。
我先把牛頓與他人一同列出，表明英國學人作為整體的貢獻。然後我再集中談牛頓的不凡之處。這有何不妥呢?
謝謝臨讀。您的信息不準確，實際情況是這樣的 ——
牛頓22歲在劍橋大學讀書時，倫敦爆發鼠疫，10%人口死亡，學校停課關門，這樣牛頓隻好回到家鄉Woolsthorpe。他並沒有染病。在家鄉的兩年，是他科學發現集中爆發的時期，他的所有重要科學、數學貢獻，都是在這兩年萌發和成型的。
牛頓在青少年時期，沒有患過任何重病。
謝謝您臨讀。
牛頓在數學上的貢獻（微積分）是比較原創的，有點從天而降的味道。
他的極端重要的物理學貢獻，在一定程度上是站在開普勒和伽利略的肩膀上作出的。
I’m very flattered by your compliment, thanks.
I understand what you mean — some people felt Hawking was a bit too much of a celebrity rather than an academic giant.
Thank you for mentioning Gauss. I know a little about him, but I need to gather more information. When I'm ready, I'll write about him later.
I have only one dispute. Stephen Hawking is very controversial, as much as Donald Trump and Charlie Kirk.
Can you please write about Carl Gauss next? In my recent paper, I tried to mention Newton and Gauss as exemplars. After some online research efforts, I found that the descriptions of Gauss's academic achievements on different websites are very inconsistent, even often contradict each other. By contrast, the descriptions of Newton's achievements completely coincide and concur. That forced me to relinquish Gauss eventually.
Thank you again for your excellent writing and sharing.