牛頓傳記
導讀：最后的煉金術士，也是曾出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學家。
艾薩克·牛頓是曾出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學家。他于1642年圣誕節(jié)出生在英格蘭伍爾斯索蒲村，這一年正值伽利略與世長辭。和穆罕默德一樣，牛頓也是一個遺腹子。童年時代的牛頓就顯示出巨大的力學天賦。他有一雙非常靈巧的小手。他聰明伶俐，但對功課卻總是粗心大意，在學校并未引起特別的重視。十幾歲時，母親讓他輟學，希望他能成為一位象樣的農民。幸虧他的母親被說服了，她相信了兒子的主要天賦不在于務農，而是另有所為。十八歲的牛頓進入劍橋大學后，迅速地掌握了當時的科學和數(shù)學知識，很快就開始進行獨立的研究工作。他在21到27歲期間為科學理論奠定了基礎，使隨后的世界發(fā)生了革命性的變化。
十七世紀中期是一個科學鼎盛的時期，該世紀初期望遠鏡的發(fā)明，使天文學的研究發(fā)生了徹底的革命。英國哲學家弗朗西斯·培根和法國哲學家勒內·笛卡爾都極力勸告所有歐洲的科學家，再不要依賴亞里士多德的權威，而要親自做觀察和實驗。培根和笛卡爾的倡導為偉大的伽俐略所實踐。他用新發(fā)明的望遠鏡所做的天文觀測給天文學帶來了革命，他的力學試驗建立了現(xiàn)在人稱的牛頓第一運動定律。
其他偉大的科學家，如發(fā)現(xiàn)血液循環(huán)的威廉·哈維和發(fā)現(xiàn)行星繞日運動定律的約翰尼斯·開普勒都為科學領域提供了新的基本知識，而且純科學成了知識分子的一種消遣，但還無法證明弗朗西斯·培根的預言：當科學被運用到技術領域時，就會使人類的全部生活方式發(fā)生革命。
雖然哥白尼和伽俐略澄清了古代科學中的一些錯誤觀念，為人類更好地了解宇宙作出了貢獻，但是還沒有一套系統(tǒng)的定律來把這些似乎是互不相干的發(fā)現(xiàn)變成可以做科學預測的統(tǒng)一學說。是艾薩克·牛頓提出了這種統(tǒng)一的學說，從而使現(xiàn)代科學進入了它一直所遵循的航程。
牛頓一般不愿意發(fā)表他的研究成果。早在1669年他就在他的大多數(shù)著作里對基本概念作了系統(tǒng)的闡述，但是他的許多學說卻在很久以后才公開發(fā)表出來。他公布的第一個發(fā)現(xiàn)是有關光的性質的一項突破性的貢獻。牛頓經過一系列認真的試驗，發(fā)現(xiàn)普通光是彩虹所有的不同色光的混合光。他還對光的反射和折射定律的結果做了認真的分析，根據(jù)這兩個定律，1668年他設計并真正制造出了第一臺反射望遠鏡，如今大多數(shù)天文臺都使用這類望遠鏡。牛頓29歲時把他的這些發(fā)現(xiàn)及其許多其他光學試驗結果呈交給英國皇家學會。
僅就光學方面的成就或許就可以使他在本書中占有一席之地，但是他在這方面的成就比起他在數(shù)學或力學方面的成就來，那就相形見絀了。他對數(shù)學的貢獻主要是發(fā)明了積分，這一成就可能是他在二十三、四歲時做出的，這一發(fā)明是當代數(shù)學中最偉大的成就，它不僅僅是許多現(xiàn)今數(shù)學學說產生的種子，而且也是必不可少的重要工具，沒有這一工具現(xiàn)代科學在隨后就不會取得進展。如果牛頓僅僅發(fā)明了積分而別無所獲，也可以使他在本冊中排到相當高的名次。
但是牛頓最重要的發(fā)現(xiàn)是在力學方面，力學是研究物體運動的科學。伽俐略發(fā)明了第一運動定律，這一定律描述在沒有外力的作用下物體運動的情形。當然在現(xiàn)實中所有的物體都受外力作用，力學中最重要的問題是這種情況下物體怎樣運動。牛頓提出的最著名的第二運動定律，解決了這個問題，這一定律可能被理所當然地視為經典物理學中最基本的定律。他的第二定律(其數(shù)學表達式為F=ma)可表述為：物體運動的加速度(即速度變化率)，與作用在該物體上的合力成正比，與物體的質量成反比。除了這兩個定律外，牛頓又提出了著名的第三運動定律(這定律可表述為，有作用力即外力就必然有反作用力，且兩者大小相等方向相反)和他的科學定律中最著名的定律——萬有引力定律。這四條定律一起構成一個統(tǒng)一的體系，實際上所有的宏觀力學體系都可以利用這一體系來加以研究和預測，從單擺的振動到行星繞日在其軌道上運動都用得上。牛頓不僅提出了這些力學定律，而且還利用積分這一數(shù)學工具說明了如何利用這些基本定律來解決實際問題。
牛頓定律可以而且已被用來解決極其廣泛的科學和工程學方面的問題。牛頓在世時，他的定律的最有戲劇性的應用是在天文學領域里。他在這個領域里也處于領先地位。1687年發(fā)表了他的偉大著作《自然哲學的數(shù)學原理》(人們通常只稱作《原理》)，在該書中他提出了萬有引力定律和運動定律，并說明如何利用這些定律來準確預測行星繞日的運動。牛頓的這一壯舉圓滿地解決了動力天文學的主要問題，即準確預測星體和行星的位置和運動。因此牛頓常被認為是所有的天文學家之魁。
應該怎樣評價牛頓在科學中的重要地位呢?如果我們翻閱一部科學百科全書的索引，就會看到提到牛頓及其定律和發(fā)現(xiàn)的條目比任何其他一個科學家都要多(也許多二到三倍)。況且我們還要考慮其他偉大的科學家對牛頓的評價。萊布尼茲決不是牛頓的朋友而是與他進行過唇槍齒劍之爭的對手，他寫道：“從有世以來，到牛頓所處的時代，他在數(shù)學領域所做的工作占了整個的絕大部分。”偉大的德國科學家拉普拉斯寫道：“《原理》一書比任何其他天才的作品都出類拔革。”拉格朗日常說牛頓是曾經出現(xiàn)過的最偉大的天才。厄恩斯特·馬赫在1901年寫道：“自從牛頓時代以來所取得的`一切成就都是牛頓力學在演繹上、形式上和數(shù)學上的進展。”這也許說出了牛頓的偉大成就的關鍵所在：他發(fā)現(xiàn)科學是一門由孤立的事實和定律構成的雜學，它能描述一些現(xiàn)象，但只能預測幾種現(xiàn)象，他為我們留下了一個統(tǒng)一的定律體系，這個體系能解釋大量的物理現(xiàn)象，能用來做準確的預測。
由于篇幅有限，不能把牛頓所有的發(fā)明都一一包羅進來，因此他的小發(fā)明就其本身來看雖然也是重要的成就，但這里只好忽略不提了。牛頓對熱力學(對熱的研究)和聲學(對聲的研究)都作出了重大的貢獻：他提出了極其重要的物理學定律：動量守恒定律和角動量守恒定律;他發(fā)現(xiàn)了數(shù)學中的二項式定理;他第一次對星體起源作出了令人信服的解釋。
現(xiàn)在讀者雖然會認定牛頓是曾出現(xiàn)過的最偉大、最有影響的科學家，但是仍然會提出為什么把牛頓排在如亞歷山大大帝和華盛頓這樣重大的政治人物以及如耶穌·基督和喬達摩·佛倫這樣重大的宗教人物之前呢?我自己的觀點是：盡管政治變化是重大的，但仍有理由認為在亞歷山大之死前后1000年間的大多數(shù)生活方式并沒有發(fā)生變化。同樣，就主要的日�；顒佣摚蠖鄶�(shù)人在公元前后3000年間的生活方式也沒有發(fā)生變化。但是在過去的500年中，隨著現(xiàn)代科學的出現(xiàn)，大多數(shù)人的日常生活發(fā)生了徹底的變化。但是與1500年的人們相比，我們的吃喝穿戴有了變化，我們的娛樂活動也有了很大的改觀。科學發(fā)現(xiàn)不僅僅使技術和經濟發(fā)生了革命，而且使政治、宗教思想、藝術和哲學發(fā)生了徹底的變化�？茖W革命使人類所有的活動方式均有變化。正因為如此，許多科學家和發(fā)明家才被列入本冊。牛頓不僅僅是無與倫比的科學家，而且是科學理論發(fā)展中最有影響的人物，因此在任何一部世界上最有影響的人物冊上，他名列前茅是當之無愧的。
1727年，牛頓這顆巨星隕落了，他安葬在西敏寺大教堂①，是被賜予這種榮譽的第一位科學家。
注釋：①西敏寺大教堂：位于西敏寺的哥德式建筑。10世紀仟海王愛德華所建，此后曾重建多次。歷代君主的加冕儀式皆在此舉行，內有許多君主、政治家、軍人、詩人等的墓。
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