第一位科学家

我们今日科学的基础是牛顿的功劳，他算是第一个真正的科学家——在此之前的都是自然哲学家。牛顿呕心沥血，揭开了宇宙的秘密。他真诚地认为没有什么是理所当然的，不轻信任何没有研究过的说法。

牛顿的著作《自然哲学的数学原理》将力学系统化，也就是研究物体及其运动的科学，就像欧几里得的《几何原本》将几何学系统化一样。人们还不太清楚牛顿是如何接触到了当时最前沿的数学文献，包括笛卡儿的著作在内。人们普遍认为，他最初对支配宇宙的数学产生兴趣，是因为1663年秋天在剑桥集市上发现的一本关于占星术的书。

牛顿很快如饥似渴地学起了数学，在没人要的孤儿

牛顿一生可以分为三个截然不同的时期，大多数人只知道第二个时期。

第一个时期，1643—1669年，从牛顿的童年到他成为剑桥大学教授。

第二个时期，1669—1687年，涵盖牛顿在剑桥大学担任“卢卡斯教授”的日子。

第三个时期几乎没有人在意，但几乎和其他两个时期加起来一样长。在这一阶段，牛顿是伦敦皇家铸币厂的高薪政府官员，对继续研究数学没有兴趣。

第一个时期值得大家感兴趣的是，在父亲去世后，牛顿的母亲汉娜·埃斯库在他2岁时与附近村庄的教堂牧师结婚了。年幼的牛顿被留给祖母照料，或多或少被当作一个没有人要的孤儿。毫无疑问，牛顿认为自己的成长过程非常痛苦。19岁时，他曾经回想自己的“罪恶”：

“我曾经威胁父母……要放火把他们和房子一起烧掉。”

牛顿的舅舅威廉·埃斯库决定让他去上大学。在格兰瑟姆自由学校首席教师的指导下，牛顿开始了解这个世界。

1665年获得了学位，而那一年黑死病正在英国肆虐。因为疫情，剑桥大学在当年晚些时候被迫暂时关闭，牛顿返回林肯郡。

在那里待了不到两年，还不到25岁的时候，牛顿就在数学、光学、力学和天文学方面取得革命性进展。

牛顿的第一个重大发现是在光学领域，这也是他在1670年1月开始授课时第一节课的主题。瘟疫期间在林肯郡生活的两年，牛顿独自搞研究，发现白光不是一种单纯的东西，而是一种混合物或复合物。

先前的思想家都没有这种认识，亚里士多德还曾说白光是基本的单一实体。牛顿让一束很细的阳光透过玻璃棱镜，由此揭示了阳光中包含许多色彩。

当然，牛顿最伟大的成就在物理学或天体力学方面，其中以万有引力理论最为耀眼。1666年，牛顿的三大运动定律已经具有了雏形。他还发现做匀速圆周运动的物体受离心力影响。

牛顿在1666年有了一个新奇想法——地球的引力吸引月球，抵消了月球的离心力。

1687年，一直保持低调的牛顿终于出版了《自然哲学的数学原理》，这本书有时被简称为《原理》。该书被公认为有史以来最伟大的科学著作。牛顿分析了在向心力作用下，物体在阻力介质和非阻力介质中的运动。分析结果被应用于沿轨道运转的物体、抛射物、钟摆和地球附近的自由落体。

牛顿进一步论证，行星受到一种太阳方向的引力，这种力不断发生变化，与距离的平方成反比。他得出结论，所有天体相互吸引。

牛顿进一步概括出了万有引力定律：

“……所有物体之间都相互吸引，引力与二者质量的乘积成正比，并与其距离的平方成反比。”

牛顿解释了许多人们原先以为不相关的现象：彗星的偏心轨道、潮汐及其变化、地轴的岁差和月球的运动，这些都是受太阳引力影响造成的。

这项成果使牛顿成为科学研究界的国际领导者。欧洲大陆的哲学家当然不接受相隔遥远却还能施力的概念。他们固执地继续相信笛卡儿的涡旋理论，这个理论认为力通过接触才能发挥作用。

终其一生，但凡受到批评，牛顿必定怒不可遏。考虑到这点，他与莱布尼茨之间发生激烈的争吵也就不足为怪了。

也许有件事在这里值得一提，牛顿以皇家学会会长的身份成立了一个委员会，想要最终确定到底他和莱布尼茨谁才是微积分的真正发明者。

皇家学会发表的官方报告，以及在《皇家学会哲学学报》上发表的评论，对牛顿的立场明确表示支持。这并没有什么值得惊讶的，毕竟牛顿是微积分三大著作^[4]的作者。

但是，必须承认，牛顿是个狂热分子。在涉及自身的情况下，他那句名言“任何力都有同等的反作用力”并不适用。牛顿牛顿的助手惠斯顿亲眼看见过他的愤怒。惠斯顿写道：

“牛顿是我见过的最可怕、最谨慎、最多疑的人。”

牛顿的实验室笔记本中不仅记录着他推断白光是各种色彩混合物的详细过程，以及对光学和物理现象（如冷冻和沸腾）的清醒解释，还充斥着绿色狮子和垂死的蟾蜍、有毒的巨龙和雌雄同体等炼金术士使用的术语。

正如威廉·纽曼所说：“无论牛顿研究炼金术的最终目的是什么，显然我们无法修一座不透水的大坝，把炼金术和他其他科学研究分开。”

约翰·梅纳德·凯恩斯收藏了大量牛顿炼金术手稿，在世界上首屈一指。他甚至说：

“牛顿不是理性时代的第一人，他是最后一位魔法师。”

当然，牛顿不会自称“科学家”，而是自然哲学家，研究大自然的哲学家。这类人很少专注于一门学科，不像现代科学家几乎都是专攻一个学科。17世纪和18世纪（启蒙运动时期）的顶尖物理学家是最广义上的哲学家，他们在具有宗教和政治因素的世界观背景下理解自己的理论和实验工作。

牛顿对科学的贡献足以媲美欧几里得对数学的贡献，两者都为其他人规范了术语和定义。牛顿认为有必要处理明显的哲学问题，如“空间”和“真正的运动”的本质（特别是笛卡儿的观点），以便解决一些悖论。例如：地球可能在任何时间点都在“加速”远离太阳，但同时静止不动。可能人们觉得牛顿的某些理论元素，如“绝对空间”（更不用说“绝对时间”）似乎已经被相对论推翻了，但爱因斯坦认为，牛顿才是把科学研究框架带给这个世界的人。

“我不知道世界怎么看待我，但在自己眼中，我就像一个在海边玩耍的小男孩，时不时会因为捡到一颗光滑的鹅卵石或一只漂亮的贝壳而欣喜，却没有发现近在眼前的伟大的真理之海。”

——艾萨克·牛顿

[1] 笛卡儿在《第一哲学沉思集》中提及自然之光“lumen naturale”这个概念，但没有明确定义。这是因为，对笛卡儿的同时代人而言，自然之光并不是一个陌生的概念。它出现在中世纪的大量文本中，基本上等同于人类理性，与“信仰之光”区别。

[2] 一般认为，微积分中代表积分的符号“∫”是拉长的“S”，取总和（Sum）之意，并不是拉长的“L”。

[3] 此即莱布尼茨的“充足理由原则”。

[4] 微积分三大著作是指《流数法》《求积术》和《分析术》。