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重构宇宙:牛顿出版物理哲学巨著


1687年7月5日,伦敦。一本厚达五百多页的拉丁文著作悄然面世。书皮上印着一行字:《自然哲学的数学原理》。作者是剑桥大学的一位数学教授,四十四岁,名叫艾萨克·牛顿。

这本书的第一版只印了大约三四百本,卖得并不快。可它出版后不到一个世纪,整个欧洲的科学界都承认了一件事:人类对宇宙的理解,被这本书彻底改写了。


胡克(左)哈雷(右)

一场“赌局”催生的巨著

《原理》的诞生,要从一次“赌局”说起。

1684年初,伦敦的咖啡馆里,三位科学家——天文学家哈雷(就是后来发现哈雷彗星的那位)、建筑师雷恩和科学家胡克——争论了一个问题:行星绕着太阳转,到底是靠什么力?

哈雷和雷恩认为,这个力如果按距离的平方反比递减,行星的轨道就应该是一个椭圆。可他们证明不出来。胡克却宣称自己早就证明出来了,但拒绝展示。

哈雷不服,跑去剑桥找牛顿。他问牛顿:“如果引力按平方反比递减,行星轨道是什么形状?”牛顿脱口而出:“椭圆。”哈雷惊喜地问:“您怎么知道的?”牛顿回答:“我算过。”

哈雷要看看计算过程。牛顿翻了半天,没找到手稿。他答应哈雷,重新算一遍,然后寄给他。

这一算,就是三年。哈雷的“赌局”成了催化剂,牛顿把原本零散的思考,扩展成了一部系统的著作。哈雷不仅催他写,还自掏腰包帮他出版。这本后来改变世界的书,最初的钱,是哈雷垫的。


牛顿画像

三条铁律

《原理》的核心,是三条运动定律和万有引力定律。

第一定律:物体在不受外力时,保持静止或匀速直线运动。第二定律:力等于质量乘以加速度。第三定律:作用力与反作用力大小相等、方向相反。

三条定律,加上万有引力公式,牛顿用数学把天上和地上的运动统一了起来。苹果落地和行星绕日,遵循的是同一个规律。天上没有“神圣”的运动,地上也没有“低贱”的运动。宇宙是一台可以被计算的机器。

这是人类思想史上的一次大地震。在此之前,人们认为天体是“完美的”,遵循的是不同于人间的规律。牛顿把这层天花板掀掉了。他用几个公式,让整个宇宙变得可以理解、可以预测。


英镑纸币上的牛顿

牛顿的“两面”

可写这本书的人,不只是一个冷静的科学家。

牛顿是个怪人。他终身未婚,性格孤僻,晚年沉迷炼金术和神学。他写下的炼金术手稿,比他的科学著作还多。他花了几十年研究《圣经》里的预言,试图推算世界末日的日期。他担任皇家造币厂厂长时,亲自追捕伪币制造者,把不少人送上了绞刑架。

这个用数学定义了宇宙的人,同时也相信点石成金,相信天使,相信末日审判。

他有句名言:“如果我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上。”这句话经常被引用,但很少有人知道,他写这句话时,正在和胡克吵架。胡克身材矮小、驼背,牛顿这句话,很可能是在讽刺胡克的身高。


英国安妮女王

一个被重新定义的宇宙

《原理》出版后,牛顿成了欧洲最著名的科学家。他担任皇家学会会长二十多年,被安妮女王封为爵士。他去世时,法国思想家伏尔泰参加了他的葬礼,感慨道:“他生前荣耀,死后却没有像他的同胞笛卡尔那样,被葬在圣地。”伏尔泰说这话时,正站在威斯敏斯特教堂牛顿墓前——那是英国给科学家的最高荣誉。

牛顿死后的三百年里,《原理》被翻译成多种语言,成为科学革命的象征。可牛顿自己,大概不会喜欢“科学革命”这个词。他做的一切,在他看来,是在读懂上帝写下的那本“自然之书”。

他用数学重构了宇宙,却始终没有走出自己对上帝的想象。

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