牛顿和他对科学的贡献

  牛顿是一位极富传奇色彩的科学家,他的出生甚至就带有传奇性.1643年1月4日,牛顿在英国英格兰的林肯郡的偏僻农村��乌耳索浦的一个农民家里出生了.英国著名诗人波普有一句诗说道:“自然和自然的规律隐藏在黑夜之中,上帝说‘牛顿降生吧!’”.牛顿的父亲在结婚后仅几个月就去世了,留下了怀胎仅3个月的牛顿.牛顿出生时才3磅(1磅=0.907市斤).接生婆说,我简直可以把他塞到奶瓶子里去.她没有料到他能够活下来,更没有料到他能够活到85岁高龄,而且是世界上出类拔萃的科学家.

  牛顿几乎创立了现代物理学,从而对文明生活方式影响之深远超过一些国家的兴衰存亡,凡是有资格作判断的人都一致认为,牛顿是人类历史上曾出现的极少数几个超天才之一.但他在人生的道路上却历尽艰辛.

  牛顿3岁时,他的母亲改嫁给一个叫巴顿的牧师,从此牛顿就由外祖母抚养,和表兄妹一处长大.由于环境的影响,他从小就养成沉默寡言的性格.12岁进中学,开始成绩并不突出,但他喜欢动手做玩具.巴顿去世后,他的母亲领了两个妹妹和一个弟弟回到家.为生活所困的母亲希望他能放牧耕种,因此14岁的牛顿便停学在家.

  1661年,在舅舅和中学校长的支持下,牛顿考进了世界上著名的大学��剑桥大学三一学院.1665年,牛顿毕业后被留在学校里.这一年的6月,鼠疫流行,学校关门,牛顿回到家里.回家这两年,他才智横溢,风华正茂,作出了人类思想史上无与伦比的发现:指数为负数和分数的二项式级数;微分学和积分学;作为了解太阳系钥匙的万有引力定律的萌芽;用三棱镜把白光分解为可见光谱,借此解释彩虹的由来.1667年3月,他回校当了巴罗教授的研究生,他的老师巴罗是这样明确无误地认清了他那独一无二的才能,竟使他在1669年毅然辞去他的教授职位而让给他的学生(这在学术界是空前绝后之举!).此后 27年间就安身立命于剑桥大学.

  1684年8月,牛顿的同学哈雷(即哈雷彗星的发现者)在研究天体运动时对天体的椭圆形轨道的结果无法解释,发觉牛顿早已解决了这个问题.但却找不到这个手稿.哈雷资助了出版费用,1687年7月出版了《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》).这本被誉为影响世界的十本书之一的科学巨著,在科学史上享有极高的威望,它标志着经典物理学建立.牛顿胜利完成了哥白尼、开普勒和伽利略所开创的学说,这一胜利是如此的全面,以致使此后200年间,这一领域内最伟大科学家的工作,相形之下,显得只不过是这部巨著的一些脚注.由于他使用语言的讳涩难懂,《原理》一书成为物理学上的一席盛宴,他的后继者只能慢慢地勉为其难地加以消化.

  麻烦终于发生了,首先,在万有引力定律的发现权上,与皇家学会的创始人之一的胡克发生了激烈的争论.最后还是牛顿作出了让步,答应在第三卷之后将胡克与别人一起提了一下.紧接着在微积分的发明权上又与德国的莱布尼兹发生了争论.公正地说,他们是各自独立地发明了微积分.其实,牛顿和莱布尼兹曾有过友好的书信往来,而后出于民族的偏见,在牛顿和莱布尼兹的门徒之间,展开了一场绵延100多年的无谓争论.德国人挖苦英国人,说他们不是什么科学家,只是冒牌货:“英国人声称他们在月球上发现了一只象,而事实上,他们看到的不过是望远镜头上的一只苍绳”.

  《原理》出版后的一天,牛顿独自到剑桥大学附近的一个幽静的旅馆里休息一下,但他怎么也静不下来.见到人家洗衣盆里的肥皂泡在阳光下呈现美丽的色彩,寻思着这里究竟是怎样的一个光学原理.于是,他就用麦杆吹起肥皂泡来.店主看了,颇为他婉惜:“一位快50岁的挺体面的先生,竟疯成这样,整天在吹肥皂泡”.他很快在光学领域里取得了进展,发现包括光的色散在内的很多现象,只凭他在光学上的贡献,就可称得上是一位伟大的科学家.

  他在《光和颜色的新理论》一文中提出了光的粒子性,与胡克的波动说发生了冲突,于是引起了一场大论战(这场论战持续了近300年,一直到本世纪20年代光被认为具有波粒二象性才告一段落).

  1688年,牛顿被选为议员,可是他缺少辨才.在一次关于宪政论会上,牛顿只发过一次言��要求会场中招待员关一关窗户.后来因英国的货币制度混乱,在国内外失去信用.1696年,当时任财政大臣的牛顿的同学蒙特洛请他当造币局的副局长,牛顿极尽职守,工作很有成效,1699年被提升为造币局局长.

  虽然他的兴趣和环境有了这些变化,但他那无比的智力丝毫未见减退.例如,一天下午,他在造币局忙碌了一天回到家中,获悉约翰·伯努利的速降线问题��“向全世界最精明的数学家”挑战的一个问题,他在睡觉前就解了出来.而当时全世界只有4个人解出了这个题目,这就是牛顿、莱布尼兹、约翰·伯努利本人和他的哥哥雅可布·伯努利.

  像牛顿这样聪明的人也有糊涂的时候,传说牛顿在盖房子时,坚持要留大小两个猫洞,好让大猫走大洞、小猫走小洞.当然,这只是个传说,不足为据.不过牛顿喜欢养猫倒是真的.由于牛顿终身未婚,猫成了他生活中不可缺少的伙伴,但猫也给他惹了不小的麻烦,1692年牛顿母亲去世使他极其痛苦.一天早晨,他为了平静一下,到剑桥大学礼拜堂做礼拜时,忘了熄灭蜡烛,可能是猫闯的祸,蜡烛翻倒后,把摆在桌上的光学、化学手稿和其他论文化为灰烬.

  1703年,即胡克去世的这一年,60岁的牛顿被推选为英国皇家学会的会长.1704年他又整理出版了《光学》,在这本书的探讨部分,有这样两句话:“物体能否从远处对光起作用,并通过这种作用使光线弯曲?”以及“发亮的物体和光是不是可以转化呢?”他在给一个朋友的信中有这样一句难以捉摸的话:“根据我获得这一认识的源泉,它对我是一清二楚的,但我不愿着手去证明它以使别人相信”.

  晚年,牛顿埋头写了大量神学著作,并提出了“神的第一推动”的说法.最后牛顿终于又回到科学的轨道上来,他总算清楚了,“生命的价值,不是能以一个人平生能搜集到的小玻璃陈列品的总量来衡量的;人类智慧这面棱镜是不能用铸造的金币来交换的”.他已经意识到自己的贡献不在宗教,也不在政治,而在科学上.1727年2月28日,他拖着衰弱的身体还会主持皇家学会的例会,例会后突然病倒,于3月30日去世.作为有功于国家的伟人,被葬在威斯敏斯特教堂.他逝世前以一种从未有过的谦虚说:“我不知道世人怎样看我,但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子,不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜,至于展现在我面前的浩翰的真理海洋,却全然没有发现……,如果说我所看的比笛卡尔更远一点,那是因为站在巨人肩上的缘故”.