【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】 ———————————————— (原载《中华读书报》2000年01月26日) 万有引力英雄 〖英〗约翰·康韦尔 作 沈弘 译   编者按:2000年到来之前,英国《星期日泰晤士报·杂志》编辑 约请著名专家学者,对过去一千年来对人类做出卓越贡献的人物加以 排名,科学家牛顿名排首位。   我们淘汰了莎士比亚、爱因斯坦和圣方济各,把他推选为千年的 首选风云人物。这是一位曾经引起科学界革命的数学家——而且还跟 苹果有关。约翰·康韦尔在下文中阐述为何伊萨克·牛顿爵士是过去 一千年中最重要的人物。   当二十多位世界级的历史学家、科学家和思想家应《星期日泰晤 士报》的邀请来推举他们心目中的千年风云人物时,伊萨克·牛顿这 个名字不断地出现在候选人名单之首。究其原因,这位三百年前便已 成名的剑桥物理学家和数学家对于我们所处现代世界的贡献要大于任 何其他一位个人。   有些人,例如历史学家戴维·斯塔基博士,态度极为坚决,他断 言:“该风云人物非牛顿莫属!”。但这种选择并非不言自明的结论。 专家们也曾经在科学家、宗教领袖、哲学家和医学创新者(如研制出 避孕药片的卡尔·迪耶拉西)之间犹豫不决。牛津大学的费利普·费 尔南德斯-阿姆斯托教授,《千禧年》一书的作者,便对选择牛顿提 出了言辞激烈的异议。他按照公元前这一千年的标准,援引柏拉图, 亚里士多德和耶稣等人为例,宣称牛顿的作用微不足道。他所选中的 是于十一世纪创造出小说这一文学体裁的紫式部,因为小说具有“扩 展人类洞察力和改变我们关于人性的看法”之功效。第一位用铅字来 刊印古希腊、罗马经典著作精美版本的阿尔杜斯·马努蒂乌斯则是人 文学者利萨·贾丁教授的首选。   另一些人,如身兼物理学家和圣公会牧师的约翰·波尔金霍恩教 授,推选马丁·路德,因为后者对于宗教和政治的多元化产生了巨大 影响。还有人提名查尔斯·达尔文,心理学家威廉·詹姆斯和弗洛伊 德,因为他们的学说对于人性都有新的理解。同样,有的学者坚持强 调马克思和列宁对于政治和经济所产生的巨大影响。   然而大多数专家组成员都同意应推举一位科学家,因为过去一千 年中所产生的最深刻变化莫过于科技新发现,况且还有众多的科学家 被提名:伽利略、查尔斯·达尔文、艾伦·图林(计算机发明者)、 巴斯德(牛痘苗)、爱因斯坦和罗伯特·奥本海默(他开发研制了原 子弹)。但是一致公认的选择无可变更地落在了牛顿身上,因为按照 韦尔科姆研究院的维维安·纳顿教授的说法:牛顿“使人们接受了一 种现代宇宙观,并更新了有关科学家的概念”。   那么,伊萨克·牛顿是如何改造了我们这个世界的呢?倘若他回 到阔别了三百年的剑桥,他将会认出剑河两岸的许多建筑,并为重返 母校三一学院的四方院落而感觉如鱼得水。但他准会被大街上的交通 和头顶的飞机惊得目瞪口呆,更别提大学实验室里的先进设备和科学 知识了。   然而大多数科学家都同意,这个临近新千年的世界中的高速旅行、 计算机、电视机、核子反应堆、高科技现代药品等,都可回溯到牛顿 所产生的影响。作为现代物理学之父,他为未来的科学家提供了至关 重要的科学法则和研究方法,后者导致了随后三个世纪中的工业和技 术革命。   但他的天才对于现代世界产生了更为深远的影响。早在基督之前 三个世纪便已成名的亚里士多德曾引导自然哲学家(当时对科学家的 称谓)去关注无法解释的“缘由”问题。在漫长的世纪中,亚里士多 德关于世间万物都受内在理念驱动的观点导致后人作出了众多徒劳无 益的猜测。牛顿并非首先对亚里士多德理论发难的挑战者,但他却是 在广泛领域中最终驳倒该理论的第一人。他说服自然的研究者放弃了 缘由说,而将注意力系统集中在事物“如何”变化上来。而且他为他 们提供了找出答案的基本数学工具。因此,根据包括爱因斯坦在内的 众多科学家的看法,牛顿对于现代科学的贡献超过了历史上任何其他 一位个人。他的研究成果对于整个人类文明都起了决定性的影响。   牛顿的背景为天才如何能在逆境中出人头地提供了一个客观范例。 他于1642年的圣诞节出生在林肯郡一个叫伍尔斯索普的村庄,身为农 民的父亲在他出生前三个月就已去世。他的家庭并无做学问的传统。 12岁时他进了格兰塞姆的文法学校,在那里他学习老式的数学,但主 要精力都集中在学拉丁语——这是欧洲学术界必不可少的语言。他在 学校的成绩不好,直到有一次跟同学打架。据说那个男孩在牛顿的肚 于上踹了一脚,于是牛顿把他狠狠地揍了一顿,并把他的鼻子摁在教 堂的墙上蹭来蹭去。从此之后,牛顿便开始在班里崭露头角,尤其在 制作模型上表现出心灵手巧,并专门为此收集了一整套制作模型的工 具。17岁时,家里人让他回农庄干活。他被证明不是一个好农夫,干 活漫不经心,而且脾气急躁。于是他又被送回学校,一年以后他进入 了剑桥大学的三一学院,当时他19岁。   有些科学史家把牛顿描述成“最幸运的”科学家,因为他以一种 前所未有的方法,并在一个极为有利的时代,将许多现存的科学进展 组合在一起。在前一世纪中,尼古拉斯·哥白尼已经发现地球是围绕 太阳转的,而人类和地球并非处于宇宙的中心;约翰尼斯·开普勒已 经描述了行星的椭圆形移动轨迹;伽利略已经为世人提供了望远镜, 并已着手进行一系列具有革命性的力学实验。与此同时,在数学领域 也已取得了许多进步。牛顿将这些成就跟英国和欧洲大陆的其他新进 展紧密地联系在一起。在大学里,他主要按照自己的兴趣,在无人指 引的情况下,彻底收集了他所能找到的一切有关新“自然哲学”和新 数学的资料,并在研究过程中将它们消化吃透,变成自己的东西。他 于1665年从剑桥毕业,当年瘟疫肆虐,使大学变得空无一人。他在回 林肯郡躲避瘟疫时,仍一刻不停地独自工作,为建立牛顿科学体系奠 定了基础。   探索自然的最好方法,他写道,是“首先仔细地探寻事物的固有 本质,通过实验来确认它们,然后再更加谨慎地提出解释性的假说”。 他由此勾画出的宇宙图景是一个统一的,动态的,机械的和由数学制 约的世界。   在大量观察数据的支持下,牛顿逐渐形成了他的三大运动定律和 万有引力定律。这是些假设的模型,并非应用力学和工程学的实用说 明。它们至今仍然有用。第一运动定律断言力的真正效果总是改变物 体的速度,而并非仅使它移动;它暗示当物体在不受外力的情况下, 将会以同样的速度不断地直线运动。这意味着每个物体都感觉到了宇 宙间其他物体的引力,而且物体还总是不可避免地受到各种其他力的 作用。   他的第二定律是针对力作用于一个物体时的情景。物体的加速度 将会跟力成正比。这样,当力增加一倍时,速度也会增加一倍;力减 少一倍,速度也会减少一倍。例如汽车发动机的功率越大,其加速度 也越大;汽车越重,同一发动机的加速度就越小。他的第三定律说明 每一种力的运动都会引起力量相等,方向相反的反作用——所以当你 敲门时,门也在敲击你的指节。他在论述宇宙定律时,完全摈弃了人 的目的和意图,而这正是跟亚里士多德理论的关键分歧。   牛顿的运动定律导致了他对万有引力的深刻洞察力,后者使现代 宇宙哲学成为可能,并且显示出数学模式作为辅助手段来理解宇宙时 的力量。有声望的科学史家确信他对万有引力的研究是从他在伍尔斯 索普的果园里观察到一个苹果落地时开始的。他的万有引力定律说明 每个物体都吸引着每一个其他物体,其力与每个物体的质量成正比。 这个发现的一个重要方面就是该模式解决了为何当地球旋转时,苹果 落地还是垂直向下,而非向旁边或向上。他还想到,万有引力的力量 大小并不仅限于跟地面的距离,而是可延伸到更高的地方。他写道, “为什么不能像月亮那么高?假如确实是这样,那就必然会影响月亮 的运动,而且也许会将它保持在自己的轨迹之中。”   然而,若无数学的创造性,牛顿的观察数据和实验便会变得徒劳 无益。他的二项式定律使数学计算中对无限大的运用变得合情合理, 而且他使得微积分这一核心科学工具的精确性达到了一个新的高度。 简而言之,假如再联系上两三个数学特质,微积分就能够告诉你,这 些特质之一在其他特质得以改变的情况下将会发生些什么情况。微积 分能使人探索行星和潮汛的运动、透镜和曲面镜的功能,以及实际上 所有的地球和天体的运动方式等问题。   跟当今大多数依赖于计算机的科研人员不同,他还是个心灵手巧 的工匠,早在童年时他就靠制作模型赢得了这一美称。1666年,在离 开剑桥以后,他做了一个科学史上最著名的实验,即把一个玻璃棱镜 放在阳光下,将原来的白色阳光分解为彩虹色。这个实验显示出白光 是所有色彩的总和。它导致了他的光学粒子理论,并解释了折射,即 光线从一个媒质转移到另一媒质(如玻璃或水)时会产生折光这一现 象。   三年以后,他制作出了一个关键装置,用曲面镜取代透镜,在不 改变颜色的情况下放大远景,从而改进了望远镜的发明。他的第一架 望远镜长六英寸,直径一英寸,放大倍数能达到三十。至今曲面镜仍 用于最大的望远镜。   1667年,他重返剑桥,被选为三一学院的院士,两年后成为卢卡 斯数学讲座教授,该教职如今由物理学家和数学家斯蒂芬·霍金出任。 与此同时,他所建造的反射望远镜使他于1672年被选入皇家学会。他 将大量的研究成果都保存在私人笔记本中,直到后来经人劝说,才于 1687年发表了名著《自然哲学的数学原理》。它是两个世纪以来对自 然所作推测的集大成之作,而且可能是现代物理学史上最重要的著作。   作为一个精力旺盛,永不安宁,但又无野心的人,牛顿将许多韶 光年华都浪费在试图将贱金属变成金子的炼金术上。在1689年的一个 短时期内,他成为了议员。到了新世纪来临时,他又被选为皇家学会 主席,并被任命为造币厂厂长。他是第一位被授予爵位的科学家。对 于造币厂的职责,他极为认真,曾有许多造假币者被他送上了绞架。 他终身未娶,尽管一位名叫尼古拉斯·法蒂欧·德杜利耶的年轻崇拜 者离开他去欧洲大陆一事造成了他的神经衰弱。   这位伟人后来患上了妄想症和疯癫症,而且尽管他的著作和思想 受到了人们的热烈欢迎,晚年时他还是卷入了跟学术同行的无节制争 吵。他跟最早发现微积分的德国数学家莱布尼茨之间爆发了一场激烈 的辩论。不少数学家加入了辩论。大多数为牛顿辩护的文章是他自己 写完后,拿去让朋友们签名的。他最终为英国皇家学会撰写了一份 “官方的”报告,指控莱布尼茨抄袭别人。   许多人认为,牛顿的著作是试图通过普遍规律来证明上帝存在的 学说,他对宗教很有兴趣,写下了大量的圣经评注和其他神学论文。 1727年逝世前不久,他回顾了自己的一生,并写道:“我似乎只像是 个在海边嬉戏的小孩,不时地捡起一块略为光滑的卵石或漂亮的贝壳, 藉以自娱。而真理的浩瀚大海展现在面前,还没有被我发现。”其他 科学巨人将沿着牛顿的足迹,继续为形成当代科学知识而作出至关重 要的贡献。例如詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪发现了电磁辐射, 为阿尔伯特·爱因斯坦狭义相对论铺平了道路,而相对论则再次改变 了我们对于宇宙的理解。此外,有许多天才物理学家和数学家参与的 对量子物理学的发现也将证明,牛顿物理学尽管有确实根据,但却是 不完整的。   然而,牛顿理解自然的方法,是由个人引发的科学知识最大进步, 我们大多数人仍在按他所提供的古典物理学模式生活和思考。他对于 光学、数学等领域,以及对于运动定律和万有引力的发现,皆作出了 重大的贡献,其中任何一项都可以使他名垂青史。但这三项合在一起, 则毋容置疑地使他成为了新千年的首选风云人物。 三十名千年风云人物 沈弘 译    我们请了15位第一流的学者来提名过去一千年中最有影响的人 物。在提出伊萨克·牛顿作为首选人物之后,他们觉得其他一些著名 人物也应该被包括在风云人物之内。下列名单是由斯科特·阿索恩汇 编的。    紫式部(约980-1030)   她的长篇叙事作品《源氏物语》被誉为日本文学的最高成就,而 且可能是世界上第一部长篇小说。    阿西西的圣方济各(约1181-1226)   方济各会和方济各女修会的创始人,13世纪初教会改革运动的领 袖。他所提出的贫穷、贞洁和服从等原则为他吸引了许多追随者,并 使他成为一位最受人崇敬的宗教人物。    罗杰·培根(约1214-1292)   英国方济各会哲学家和教育改革家,以及中世纪对实验科学的伟 大阐释者。作为第一位描述火药制造过程的欧洲人,他还提出了制造 飞机、轮船和汽车的设想。    但丁·阿利吉耶尔(1265-1321)   意大利诗人和作家。他的史诗《神曲》描述了他从地狱到达天国 的旅程。    杰弗里·乔叟(约1345-1400)   英国诗人,以《坎特伯雷故事集》而著称,后者是一系列由朝圣 香客讲述的故事,题材丰富,体裁多变,是英国诗歌中第一部伟大的 作品。    约翰·胡斯(约1370-1415)   波西米亚的宗教改革家,所谓的胡斯运动即以他而命名。他的 “离经叛道”著述激发了包括马丁·路德在内的未来改革家的灵感。    穆罕默德二世(1432-1481)   奥斯曼帝国的苏丹和军事领袖。他于1453年攻占了君士坦丁堡, 并将它变成了当时世界上最大的商业和文化中心。    阿尔杜斯·马努蒂乌斯(约1449-1515)   他在威尼斯建立了阿尔杜斯出版社,这是世界上第一个成功的商 业性活字印刷所。    克利斯托弗·哥伦布(1451-1506)   意大利探险家,一般被认为是美洲的发现者。他主张地球是圆的, 乘船西行就可以到达亚洲。    莱奥那多·达芬奇(1452-1519)   意大利艺术家、科学家和工程师。他存世的作品包括《蒙娜丽莎》 和壁画《最后的晚餐》。他研究过建筑学、解剖学、生物学、军事及 民事工程学、数学和音乐。    尼古拉斯·哥白尼(1473-1543)   波兰天文学家,主张地球是围绕着自己的轴心转动的,我们所在 行星系统的中心是太阳,而不是地球。他的《天体运行论》(1543) 曾被教会所禁止,直到18世纪。    费迪南德·麦哲伦(约1480-1521)   葡萄牙探险家。他的“维多利亚”号远征船首先完成环球航行; 后来他在途经东印度群岛时,被抱有敌意的岛民所杀。    马丁·路德(1483-1546)   德国新教宗教改革的领袖。他于1517年在维滕贝格万圣教堂大门 上张贴《九十五条论纲》,抗议教会发售赎罪券。    杰拉德斯·墨卡托(1512-1594)   荷兰地图学家。他绘制了第一幅通过交叉线标出经纬度的世界地 图(1569),这样海员无需调整罗盘仪就可以用坐标标出长途航线。    威廉·莎士比亚(1564-1616)   英国戏剧家和诗人。他的剧作分别在伦敦的环球剧院上演和在各 地巡回演出。1623年出版了莎士比亚戏剧的第一对折本。    伽利略·伽里列奥(1564-1642)   意大利天文学家和物理学家。他推算出了自由落体定律,改进了 望远镜,而且是第一个把它运用于天文观察的人。    勒内·笛卡尔(1596-1650)   法国数学家和哲学家。在他看来,唯一可以确实证明他和上帝存 在的就是“我思,故我在”。他帮助创立了解析几何学。    伊萨克·牛顿(1642-1727)   英国数学家和科学家,著有《自然哲学的数学原理》(1687)。 它包括了万有引力定律、他的三大运动定律和构成现代物理学基础的 其他重要思想。    埃德蒙·哈雷(1656-1742)   英国天文学家。他制作了世界上第一幅气象图和第一幅地磁图, 并且预言了一颗彗星的回归。1684年,他遇到了牛顿,并鼓励他写作 《自然哲学的数学原理》一书。    让·雅克·卢梭(1712-78)   生于瑞士的法国哲学家和小说家。他在《社会契约论》(1762) 中所阐述的政治学原理影响了法国革命。    拿破仑·波拿巴(1769-1821)   法国将军和皇帝。他在法国革命后的1799年通过一次政变而成为 第一执政官和铁腕的军事独裁者,声名显赫。1804年,他加冕成为皇 帝。    查尔斯·达尔文(1809-82)   英国博物学家,他利用20年来科学考察所收集到的资料,写出了 引起争议的《物种起源》(1858)。他相信所有生物都不是单独创造 的,而是经过长时期进化而来的。    卡尔·马克思(1818-83)   德国政治理论家,出版过《共产党宣言》(1848)。    路易·巴斯德(1822-95)   研究传染病的法国化学家。他有关用接种疫苗来预防疾病的研究 导致了狂犬病的治愈。他被视为现代医学之父。    托马斯·阿尔瓦·爱迪生(1847-1931)   1877年发明手摇留声机和1878年发明电灯泡的美国发明家。他也 是最早发明电影摄影机的人,并且通过发明炭粒话筒改进了亚历山大 ·贝尔的电话。    西格蒙德·弗洛伊德(1856-1939)   奥地利精神病学家。他创立了心理分析法,通过让病人意识到被 自己压制的感情和记忆来治疗精神失常。    弗拉基米尔·伊利奇·列宁(1870-1924)   俄国革命家和马克思主义理论家。他于1903年创建了布尔什维克 (俄国共产党)。在内战(1917-1922)结束后,列宁成为了苏维埃 联盟的领袖。    阿尔伯特·爱因斯坦(1879-1955)   德国出生的美国物理学家。他用狭义和广义相对论(1905和 1916)取代牛顿的古典物理学,为物理学的新时代搭建了舞台。    艾伦·马西森·图林(1912-1954)   英国数学家。他被视为计算机的主要研制者。    卡尔·迪耶拉西(1923年出生)   奥地利出生的美国人。他在为一家名为辛特克斯特的小型医药公 司工作期间,研制出了女性避孕药片,当时他还不到30岁。    专家们的首选风云人物    克里斯·泰尔曼博士(牛津大学赫德福德学院历史学讲师):  牛顿对于我们理解自我至关重要。    苏珊·格林菲尔德教授(牛津大学药理学教授,皇家研究所主 任):  达尔文彻底更新了我们对于人类的理解。    戴维·斯塔基博士(剑桥大学菲茨威廉学院院士,历史学家 兼播音员):  牛顿展示了一个受定律所制约的世界,而我们可以运用这些定律来 改变这个世界。    布莱恩·莫伊纳汉(作家兼历史学家):  罗杰·培根是超越他所处时代的文艺复兴新人。    维维安·纳顿教授(伦敦韦尔科姆研究院的医学史专家):  牛顿,用数学术语来说,他的思想极为精确。    利萨·贾丁教授(伦敦大学玛丽女王与韦斯特费尔德学院, 文艺复兴研究教授):  阿尔杜斯·马努蒂乌斯,因为他广泛传播了活字印刷书籍。    克利斯托弗·安德鲁斯教授(剑桥大学历史系,基督圣体学 院院士):  莎士比亚,为他对于人类状况极其深刻的理解。    布伦丹·布雷德肖博士兼牧师,剑桥大学历史系,女王学院院 士):  圣方济各,为他的博爱和对贫穷和自然的亲近。    科林·琼斯教授(沃里克大学历史系主任):  卢梭,现代政治学思想的先躯。    约翰·波尔金霍恩教授兼牧师(剑桥大学女王学院前院长):  路德,因为他将判断和经验置于权威之上。    布雷特·弗莱欣吉博士(哈佛大学历史系讲师):  爱因斯坦,他首次通过一位科学家的理论,使我们具有消灭自己的 潜能。    乔恩·巴特勒教授(耶鲁大学历史系主任):  拿破仑,他反常的政治乐观主义导致了许多现代的浩劫。 ———————————————— 【新语丝电子文库(www.xys.org)(www.xys2.org)】