|
1677年发生了两件令牛顿备感痛心的事。先是巴罗去世了，几个月之后，奥尔登伯格也辞世了。这都是牛顿最敬爱的知心人。 四十七 岁的巴罗教授英年早逝，这让牛顿极度伤心。对于牛顿来讲，巴罗是他最好的良师益友。正是巴罗，第一个发现并赏识牛顿的才华，以他敏锐的洞察力对这个后起之 秀提供了无私的帮助和关怀。当他看到牛顿在数学、光学、力学等方面的学识超过自己时，毅然把“卢卡斯讲座教授”这个世界上最著名的讲席之一让给这位年仅二 十六岁的年轻人。巴罗是皇家学会最早的一批会员，牛顿制造成功第一架望远镜，被皇家学会接纳为会员，就全仗巴罗教授的极力推荐。在牛顿还没有完全从巴罗去 世的悲伤中恢复过来时，又一噩耗传来了，皇家学会秘书奥尔登伯格离开了人世。奥尔登伯格和威尔金斯一样，都是皇家学会的创始人，他们对自然科学有着广泛的 兴趣，但是缺乏专业研究。牛顿和皇家学会的许多成员还不是很熟悉，他和皇家学会的联系主要是通过和奥尔登伯格的信函来往进行的，牛顿不仅在科研上与他共 议，就是生活中，也经常向他倾诉自己的衷肠。 奥尔登伯格的去世，使牛顿又失去了一位关怀他的人，这使牛顿不再经常性地去伦敦参加什么学术例会，在科学上他也沉默了。 1678年，科学怪才罗伯特・胡克继奥尔登伯格之后当选为皇家学会秘书。胡克是皇家学会第一批会员，由于他心灵手巧、多才多艺，活跃在科学界，不久就被 推荐为学会干事和实验所的评议员，人称他为“皇家学会的台柱子”。胡克上台后，为了表示对牛顿的友好，于1679年11月给牛顿又写了一封很有礼貌的信， 希望他能把最近的科学发现告诉皇家学会，并且告诉他有个法国人莫桑第斯提出了有关行星运动的新解释，他问牛顿对此有何看法。牛顿也感觉到他过去对胡克的态 度过于冷淡，因而在回信中也以友好的态度回答了胡克的问题。不仅如此，为了表示“和解”，牛顿决定给胡克出一个科学上的小难题。因为牛顿知道，胡克是一个 爱表现聪明也的确聪明的人，解难题是这个人的最大乐趣。果然，胡克对这个问题产生了极大的兴趣，好像着迷一样做着实验。正是对这个问题的讨论，使牛顿自己 也回到了对引力的研究上。牛顿给胡克的那个“小难题”就是对地球自转的证明。 自从哥白尼学说公布以来，已被越来越多的学者所承认，哥 白尼学说的核心思想就是“日心”和“地动”，地球自转应是一个不成问题的问题。然而，牛顿这个问题的不平凡之处在于，过去没有人提供过地球自转的直接证 明，而只是依靠观察太阳和星星位置的变动来提供间接证明。问：有什么直接证据可以说明，地球表面的东西确实和地球一起以每小时数百英里的速度绕着地轴旋转 呢?他说，如果你站在地球上向空中垂直抛起一个球，那么这个球必定会垂直落下回到你的手中；如果你垂直向上跳起，也必定会落在原地。为什么会这样?是因为 地球有引力的缘故，这个引力是从物体开始直到地心的一条垂直连线。所以地面上的物体或天空的飞鸟等不会被抛到太空中去。牛顿继续说，如果有一个离地面很高 很高的物体，比如说，有一根垂直地面向上延伸好多英里高的旗杆，从旗杆顶上有一块石头落下来了，那么，石头下落的路线是直线还是曲线呢?牛顿设想，很高的 高空和低空的物体下落情形是不一样的。如果这个石头同低空下落的石头一样，走着垂直的路线，即落到旗杆的脚下，那么证明地球不是自转的。因为这时的引力很 小，如果地球是自转的，那么这石块下落就不应走垂直的路线，而且不应落到旗杆脚下，而应落到旗杆偏东的地方。因为在同一时间内，在一个同心圆上，半径大的 点比半径小的点划过的圆弧要长，旋转的速度要快。这好比转动的车轮，车轮边缘上任何一点必定会比靠近车轴上的任何一点划过的圆弧要长，旋转的速度要快。这 个例子可以用来类比旗杆。在很高很高的旗杆上放的石头，在同一时间内所划过的圆弧必定比旗杆脚根上的点划过的圆弧要长得多，旋转速度也要快得多。又由于地 球是由西向东旋转的，因此，由旗杆顶上落下来的石头必定会落在旗杆偏东的地方。牛顿断言，石头下落应该是螺旋的路线。 由于这个小难题 关系到一个大理论，胡克在一次学会的会议上宣读了牛顿的这封信。会员们也极为感兴趣，委托胡克来亲自做这个实验。胡克在仔细研究这个问题后发现：的结论并 不是十分正确的。胡克认为，如果石头是在地球赤道上空的某点掉落，那么牛顿的推论是正确的；如果不是在赤道上空而是在别的什么地方，比如在北半球的伦敦， 那么这个推论就是不正确的，石头的落地点不是在旗杆的偏东方向，而是在东南方向，而且，石头下落路线也不是螺旋形，而是类似椭圆上的一段弧。和胡克在讨论 这个问题时曾有言在先，不管谁对谁错，都不把讨论结果公布于众。可是胡克在确认自己的结论对时兴奋极了，不愿放过让牛顿出洋相的好机会。在一次学会的例会 上，胡克用实验证明了牛顿的错误，让牛顿一时下不了台。在1691至1692年期间又接连发生了两件事，使牛顿的神经再次受到刺激，患了严重的神经衰弱， 甚至有些失常。 第一件事是他母亲的去世。牛顿回剑桥后，母亲就患了重病，牛顿赶回伍尔索普去看望。母亲汉娜这时已是八十一岁高龄，卧 病在床，看到大儿子回到身边，眼泪不禁簌簌地流了下来，她已经无法大声说话了，只能用那微弱颤抖的声音呼唤着“伊萨克……伊萨克……”扑到母亲床前，看到 母亲的惨淡情形，知道是她一定想起了伤心之事。因此，他尽力安慰着母亲，说儿子现在已经有出息了，做出成绩来了，请母亲不要伤心。虽然牛顿自己也不知道他 “出息”在哪些地方；尽管他的确做出成绩来了，但是得不到社会的赏识，使他没有得到应得的东西，直到如今仍是孑然一身，穷困潦倒，但也必须要这样来安慰母 亲。 听着母亲的临终嘱托，牛顿一一点头答应，心里非常难过。牛顿和他的弟妹们日夜悉心地照料着已经垂危的母亲。 没过多久，这位伟大的母亲就离开了人世。 非常遗憾的是，在这位伟大的母亲离去的那一刻，她还不知道自己为人类生下了一个多么伟大的儿子!处理完后事，牛顿带着极度的悲伤回到了剑桥。由于精神恍 惚，一天早晨他到剑桥大学礼堂去做礼拜时，不知怎么忘记了熄灭蜡烛，结果蜡烛被风吹倒，把摆在桌上的光学和化学手稿以及其他一些论文烧掉了。他完全被这场 面惊呆了，他愣在那半天不知怎么办才好。幸好没有把房子烧掉，但是他半生的心血都被烧掉了。《光学》是牛顿一生中仅次于《原理》的最重要的一部著作，从 1672年就开始撰写，手稿在此之前已经全部写好，只是由于种种原因，主要原因可能由于胡克还在，未付诸出版。一生近四分之一的时间都花在了化学和炼金术 上，并经常同波义耳等化学家讨论有关化学问题，在这方面也肯定积聚了不少研究成果和见解，他的这方面心血便结集在《化学》一书的手稿中。根据专家考 证，1692年因失火烧毁的《化学》手稿，也是一部科学巨著，如果不被烧毁的话，牛顿的头衔上面，可能会有一个“化学家”的称号。懊恼极了，几乎一个月昼 夜不停，他开始重新撰写《光学》手稿，至于《化学》，他再也没有精力去管它了，以后也没有再管。 但是，由于长期的各种因素的积聚，这位巨人再也支持不住了，终于精神崩溃了。长年累月的科研工作，尤其是十八个月撰写《原理》那紧张的日日夜夜，呕心沥血；在《原理》 出版过程当中和胡克的争论以及《原理》出版之后由于不被理解而遭到各方面的批评、指责和攻击，使他为了辩论而大伤脑筋。他是一个极端爱护自己声誉的人。 成为国会议员之后，前后生活的反差使他感到灰心丧气，各种谋职的努力又接连受到挫折，使他感到事事不如意，母亲之死和手稿被烧使他的精神犹如雪上加霜。他 终于再也无法承受而垮了下去。从1692年9月开始，他连续五夜不眠，吃不好，睡不香，精神紊乱，情绪激动，总是为一些小事而大发脾气。一时明白一时糊 涂，行为怪异，并怀疑他的朋友们都抛弃了他，妄想迫害他，折磨他。 在众多朋友的关心和帮助下，经过几个月的治疗和调养，牛顿渐渐恢复 了健康，头脑也清醒起来，他给朋友们写信对病中的失礼表示歉意。然后他集中精力，再次全身心地投入到他的研究工作之中。他着手改进他的月球运动的理论，并 写信给弗拉姆斯蒂德，希望他把天文观测的最新数据寄给他；他还为《原理》的再版做了补充和修改；他一有时间就扑进实验室，像过去一样，再度忙于他所心爱的 化学实验；他重新撰写《光学》一书并改进有关理论；而在这同一年，他还开始了古代史和年代学的研究和写作。 对于牛顿来说，1696年 是一个具有真正意义的划时代的年份。这一年牛顿五十四岁，但是对于他的事业生命来讲，这一年恰巧把它划分为相等而又不相同的两个阶段。从1665年鼠疫期 间开始科学生涯，到1696年基本结束，共31年时间；从1696年担任政府官员，开始从政之路，到1727年逝世，正好也是三十一年时间。前一段他是科 学家，后一段他是政治家―――但说实话，他实在称不上是位政治家，尽管他为英国的货币改革做出了出色的贡献。天生是一个伟大的科学家，但天生就不是一个政 治家!但是他偏要放弃自己心爱的科学事业而去从政，去从事自己并不喜爱的职业。这好像是难于理解的，实际上也并不难理解―――或许这就是社会的悲剧：科学 生涯带给他的是冷冷清清，一贫如洗；而上流社会带给他的却是荣华富贵，无尽享受。虽然后者贡献远远不如前者大，但是，社会就是这个样子，连牛顿这样的巨 人，也无法抵挡这种诱惑。 本色不论身处何地，牛顿的本色仍是一位科学家。实际上，使牛顿获得盛名的并非是他的政绩，而是他震撼人心的 科学成就。《原理》一书在出版十多年之后，牛顿的理论才逐渐在国内外被人们认同和接受，科学界承认这是当时最先进的理论，牛顿的名声迅速提高了。1699 年2月，他被法国科学院选为国外院士，这是法国科学院选举的第一批国外院士(有八人）；同年11月30日，他当选为皇家学会理事会成员。1703年3月3 日，胡克去世。这一年的11月30日，牛顿当选为皇家学会会长，从此一直连任直到他去世，达二十五年之久，成为英国皇家学会历史上任期最长的会长。而在这 一段时间里，牛顿仍继续担任皇家造币厂厂长职务，虽然没有货币改制时那样紧张和繁忙，但是造币厂的重大事情必须由他亲自掌握和过问。这样，在他最后的二十 五年时间里，肩挑两副重担，一是政府高级官员，一是科学界的最高领导。这两副担子他挑得都很好，在他任职期间，不但英国的货币比较稳定，而且他被认为是皇 家学会历史上最负责和搞得最好的会长之一。在一般情况下，他总是出席理事会和皇家学会会议，并参与管理具体学术问题的讨论，对于促进英国的科学繁荣起到了 重要作用。 虽然牛顿有着过人的精力，但他的科学研究还是受到了很大的影响。牛顿在后三十一年，在科学上已经没有什么重大的创造性的发现和发明了。但这并不表明牛顿那过人的智慧就从此消失了，他思考问题仍然是那样的敏锐，那样的深刻，仍然是无人可比。 1696年瑞士数学家约翰・伯努利向全世界的数学家提出了一个非常具有挑战性的数学问题，求解：“设在垂直平面内，有任意两点，一个质点受地心引力的作 用，自较高点下滑至低点，不计摩擦，问沿什么曲线时间最短?”―――这就是历史上有名的“最速降线问题”。问题的难点就在于和普通的极大值、极小值求法不 同，它是要求一个未知函数(曲线)来满足所给条件。这个问题困扰了欧洲数学界六个月，也没有人解出来。牛顿第一次听说这个问题是一个朋友告诉他的。那天他 在造币厂工作了整整一天，刚刚精疲力尽地回到家里。他被这个新颖的问题所吸引。晚饭以后，开始思考，牛顿一进入状态，就好像进入了无人之境，和青少年时代 一样如痴如醉，第二天凌晨四点钟，他就解出了这个问题，并且还写了一篇行文非常漂亮的文章以匿名信寄给皇家学会。当伯努利看到皇家学会刊出的这篇匿名文章 时，立刻喊道： “噢!我从他的爪子认出这头狮子了。” 1716年就在牛顿七十四岁时，莱布尼茨提出了一个在他看 来是比较困难的问题：要求找出单参数曲线族的正交轨道。他以此作为对欧洲数学家，特别是针对牛顿的挑战。牛顿也是在一天下午五点钟接到这个挑战的，也是刚 刚精疲力尽地从“该死的”造币厂回来。这一次莱布尼茨多少有些乐观，因为他作为当时世界上第一流的数学家提出的难题并非很好解答，他以为这次一定使这头狮 子落入陷阱了。然而，牛顿仍然是在一个晚上就把问题解决了。牛顿的天才，尤其是数学天才没有泯灭，他仍然能与阿基米德匹敌，只是牛顿在晚年却在意地位和荣 誉。否则的话，他可能会非常容易地创造出作为物理和数学的探索工具仅次于微积分的在变分法，而不会把它留给伯努利、欧拉和拉格朗日去开创。因为他在《原 理》中已经给了一点关于变分法的暗示，那时他确定了将最小阻力穿过流体的旋转曲面的形状。 在伦敦，牛顿过着上流社会的生活，舒适、稳定，他仍然保持着学者的风度。他终生未娶，便请他的外甥女，也就是他的同母异父的妹妹所生的女儿凯瑟琳・巴顿为他料理家务。凯瑟琳家族是牛顿遗产和手稿的最重要的继承者。 凯瑟琳的母亲是牛顿的母亲和史密斯牧师结婚后所生的最小的女儿。凯瑟琳在十九岁时与一个叫做康杜伊特的人结婚，婚后他们仍然同牛顿住在一起。牛顿晚年生 活起居都由他们夫妇照料，牛顿非常喜爱这个外甥女。康杜伊特曾是皇家学会会员和上议院议员，牛顿去世后由他继任造币厂厂长。牛顿死后将手稿传给凯瑟琳夫 妇，凯瑟琳又传给她的女儿凯・康杜伊特，凯・康杜伊特在1740年与瓦洛普结婚后，瓦洛普的父亲成为朴茨茅斯伯爵，牛顿手稿就成为他们家的私产。后来朴茨 茅斯家族成为英国非常著名的家族。到1872年，朴茨茅斯家族才把这些手稿献给剑桥大学做学术研究之用。 剑桥大学专门成立了一个委员会对这些手稿进行整理和编目，这就是后人所称的《朴茨茅斯收藏目录》。 为了对牛顿为国家做出的杰出贡献进行褒奖，1705年4月16日，安娜女王(詹姆士二世的小女儿、玛丽女王的妹妹，1702年继位)及其丈夫乔治亲王亲 临剑桥大学，在三一学院院长本特利居住的三一学院会馆内举行了会议，授予牛顿、剑桥大学副校长艾里斯和财政大臣蒙塔古三人以爵士。仪式结束后举行了盛大宴 会以示庆祝。这是英国历史上首次给科学家封爵。牛顿这个出身贫寒、自幼孤独的农家孩子，通过自己的勤奋努力，为国家、为人类做出了巨大的贡献，最终得到了 国家的最高奖赏和人民的尊敬。从此，人们尊称他为伊萨克・牛顿爵士。这年牛顿62岁。 (责任编辑：中国历史网) |