第4章 牛頓
- 大科學家的發明故事(古今中外英雄傳人故事系列)
- 于泓主編
- 11373字
- 2021-05-31 09:43:58
伊薩克·牛頓(1642~1727),英國科學家,近代科學的奠基者之一。他出生在貧困的農民家庭,靠著自己的努力,成為知識淵博有獨創精神的大科學家。他在天文學、光學、力學、熱學、數學許多領域,有偉大的科學發現。他的《自然哲學的數學原理》是一部有劃時代意義的科學巨著。他的萬有引力定律等理論,為近代科學的發展提供了寶貴的基礎。
牛頓是愛因斯坦以前最偉大的物理學家,他的理論奠定了經典物理學的基礎。在漫長的一生中,他做出了許多偉大的貢獻:他創立了微積分,為近代自然科學研究和工程技術的發展提供了有力的數學工具;他分解了日光,發現了光色的秘密;他總結出機械運動的三大基本定律,為解決繁多的機械運動問題奠定了理論基礎;他發現了萬有引力定律,建立了天體力學理論體系,使人類對宇宙的認識大大加深……在幫助人們認識客觀世界方面,牛頓無疑是一位偉大的導師。
逃離死神的小發明家
在歐洲的島國英國林肯郡格蘭瑟姆鎮南面約10公里處,有個偏僻的烏爾索普村。
1642年12月25日圣誕節的清晨,靜悄悄的烏爾索普村里一幢用石頭砌成的小樓,不一會兒,從小樓里傳出了嬰兒落地的呱呱哭聲。
產婦邊呻吟[25]邊望著自己的早產兒,臉上露出一絲苦笑。
原來,這個只有1.5公斤重的男嬰,不但瘦得可憐,而且出生不久就全身痙攣(luán),連呼吸都越來越急促。兩個接生婆低聲商量了一陣之后,決定到城里去求醫購藥,以盡力挽救這個垂危的小生命。
在古老的雙層石砌的農舍里,只剩下照料他們母子倆的鄰居依莎。那個剛出生的小嬰兒,因痙攣的關系,呼吸越來越急促,啼哭不止,像是十分難受。
不久,兩位接生婆及時帶回來的藥,使這個奄奄一息的嬰兒,終于從死神的手中逃脫,僥幸地活下來。
漢娜媽媽為了紀念過世的丈夫,給這個嬰兒起名伊薩克·牛頓。
一出生就失去父親的牛頓,在母親細心的呵護下,終于安然地度過了多病的童年。
年輕美麗的漢娜,經人介紹要改嫁鄰近牧區一個牧師史密斯。史密斯牧師比漢娜大十多歲,也許是因為小牛頓身體弱小,說話有些遲鈍(dùn),外表也顯示不出來聰明的緣故,史密斯不愿讓漢娜帶著孩子過門。
雙方商定的條件是:女方不帶孩子,男方割讓每年收入50英鎊的土地給孩子。
在當時的英國,牛頓有50英鎊的年收入,再加上自家年收入30英鎊,便可以維持生活了。
牛頓的外婆是位勤勞善良、待人親切和藹(ǎi)的老人,女兒改嫁以后,她擔負起照顧外孫的職責,對這個沒了父親、又離開了母親的孩子特別疼愛。
牛頓的外祖母主要靠租佃過活,她也時常干些農活,還在家里飼養禽畜,所以小牛頓只顧自己玩耍。
就這樣,牛頓從小養成孤僻的性格,不太喜歡和別的孩子玩,沉默寡(ɡuǎ)言,膽小靦腆。
牛頓特別喜愛大自然。自然界太美了,叫不上名字的樹木、花草,五顏六色,光怪陸離[26],這都使牛頓產生了濃厚的興趣。
牛頓從小喜歡擺弄小物件,會制造各種小玩具。放學回家之后,他就拿起錘(chuí)子、鋸什么的干起來。
有一次,外婆給他買了一套木工工具,他高興極了,很快做了一輛四輪車。他把小車推到村邊的山坡上,然后坐上去往下滑。不料,車輪碰上一塊石頭,小車翻進溝里,摔壞了。他傷心得大哭起來。看熱鬧的孩子們都笑他“傻”。
牛頓沒有灰心。他又做了一個小水車,拿到河邊去玩,一試驗,水車真地轉動起來。同學們這回才知道牛頓并不傻,而是個心靈[27]手巧的人。
1649年,牛頓被送到一所離家不遠的小學去讀書。
本來,牛頓還對學校抱著許多幻想,以為那一定是很有趣的地方,甚至想象老師也許會教他做風車呢。但一進學校,他的幻想就破滅了。老師不像他想象中的和藹(ǎi),每天拿著教鞭,一會兒敲敲黑板,一會兒敲敲桌子,弄得人心驚膽戰。而且,老師并不教學生做風車,而是要他們扳(bān)著指頭數數兒,或到黑板上寫字母……
牛頓對這些功課非常厭煩,期待中的好玩事兒一樣也沒有,因此他對學校生活非常失望,每天都要外祖母催促著才肯去上學。
牛頓在學校表現不佳,可對制作的興趣始終不減。他制成了一架精致的水車模型,帶到學校里。同學們看到這么漂亮的模型,都紛紛圍攏過來,贊嘆不已。當他們知道這是牛頓自己制作的時候,對牛頓不禁刮目相看[28]。只有一班上的大個子看牛頓居然搶了他的風頭,大為不滿,想羞辱他。他走過來看了看模型,撇撇(piě)嘴說:
“這根本不是牛頓做的。誰不知道牛頓是著名的笨蛋!”
“是我做的。”牛頓小聲申辯。“怎么,你還不服?我問你,這水車既然是你做的,那你知道它為什么能轉嗎?”
牛頓確實沒想過這個問題,一時語塞。
“騙子!”那大個子同學得意洋洋地說,一邊拿起水車模型用力向地上摔去,然后轉身想離開。
只見牛頓握緊了瘦小的拳頭,用盡全身的力氣,大聲喊叫起來:
“你想干什么?你太欺負人了!”
隨著喊叫聲,牛頓猛地沖向那個摔壞水車的同學,連哭帶叫發狂地攻擊著。牛頓的舉動使那個班上一向自詡(xǔ)為“大力士”的同學毫無準備,竟然在慌亂中被撞倒在地上。豁出命來的牛頓揮拳猛打,那大個同學居然被打得頭破血流,連連求饒。
在一旁圍觀的男孩都睜大了眼睛,對牛頓的舉動感到非常驚訝:呀!牛頓不是好欺侮的,看他現在多么兇猛!
這是牛頓有生以來第一次,也是最后一次打架。這場架,大大改變了牛頓的一生。從前他總是把自己看成是一個柔弱的人,別人嘲笑他,他也不敢討回公道,總是一味忍氣吞聲,別人也因此更加看不起他。經過這次的打架事件,他知道:要贏得別人的尊重,就要事事勝過別人,不僅要在平常得到別人的尊重,也要在學業上領先其他同學。
牛頓升入中學后,也許是因為課程科目比小學多了,學習有了一定的難度,因此各科成績都不十分好。
同班同學中,有人過去學習基礎好,到校后剛剛取得一點點成績就沾沾自喜[29],他們在牛頓的背后指指點點,說牛頓是“呆子”,而他們卻自認為是“天才”。
對周圍同學背后的種種議論,牛頓毫不介意,置之不理,仍然我行我素。上課時,他認真聽講,課后,他認真完成作業,嚴格地遵守學校的紀律。
放學后,牛頓從不在學校逗留,也從不到街頭去玩耍,他總是一個人默默地回到藥店的二樓居室,關上房門,常常沉浸在獨自思考中。這是他不同于一般兒童的地方。
有一段時間,牛頓放學后先不回藥店,卻背著書包跑到格蘭瑟姆鎮的野地里,他是去觀察風力和風向,然后把自己關在房間里去改進以前制作的風箏。
一天,夕陽西下,格蘭瑟姆鎮的廣場上聚集著一群中小學生,他們將各種風箏放上天空,有老鷹、有蜻蜓、有別有蝴蝶……
人群中一個孩子高喊:“快看,那個風箏飛得多高!”
怎么,那上面好像掛著個小燈籠?”
“那是誰放的風箏啊!”
孩子們你一言、我一語地議論著。
一會兒,大家弄清楚了,那是牛頓放的風箏,他的風箏與其他孩子的不同,不是從商店買的,而是他自己動手制作的。
格蘭瑟姆鎮與烏爾索普比較起來,不僅地方大,而且也先進得多。鎮上有一座風車磨房,牛頓每當經過這里,都要琢(zhuó)[30]磨:風車為什么會轉動呢?一向有好奇心的牛頓被深深地吸引住了。
牛頓經過反復觀察,風車漸漸在腦子里活起來。他回到自己的小房間以后,就憑著記憶勾畫草圖。草圖畫成后,牛頓興奮極了,他跑著去找好朋友,藥店老板的女兒斯托麗,經過一番努力,兩個小伙伴親密合作,一架風車模型制成了。
藥店老板克拉克先生,見到精致的風車模型,贊不絕口。他對牛頓說:“伊薩克,如果你愿意的話,就把它安裝在藥店的屋頂上吧!”
自此,風車在藥店的屋頂上隨風轉動,吸引著過往的行人,它自然成了藥店的招牌。
打這以后,克拉克先生明確表示,凡是藥店里的物品,只要是牛頓感興趣的,無一不可以供他動腦筋去研究。
藥店里有一個沙漏時鐘,它引起了牛頓的好奇,勾起了他研究的興趣。
牛頓喜歡上沙漏時鐘,就天天觀察來觀察去。他看到沙漏時鐘有上下兩個容器,沙就是通過中間連接容器的線管,從上方慢慢落入下方,而下邊的容器外面有表示時間的刻度,根據沙子落下的多少來看時間。于是,他發現,由于沙子流動的快慢不均勻,所以造成計時不夠準確。
這時候,牛頓聯想到過去曾經讀過的一本書,那上面記載有水漏時鐘的說法。他覺得水漏時鐘似乎比較精確,只要開一個非常小的洞,讓水一滴一滴均勻地滴落,不是計時就會更準確了嗎?他想著想著,就開始動手干起來。
當牛頓制成水漏時鐘時,已是第二天清晨了,牛頓打開窗子,貪婪地呼吸著清新的空氣。
“當、當、當……”教堂響起了洪亮的鐘聲。
這鐘聲每天早晨6時敲響。這時,牛頓快速把水裝入槽,把指針撥向6點。
牛頓跑下樓去,今天是禮拜天,他快步涌入人流,到教堂去做禮拜。當他做完禮拜,飛快地跑上藥店二樓時,見到水漏時鐘正指著7時24分。牛頓怎能不高興呢?他制作的水漏時鐘能正確指示到分。
就在牛頓制作水漏時鐘以前,意大利的科學家伽里略在1583年發現了擺的等時性,從那時起世界上開始有了機械鐘表。可是,由于鐘表的每個零件都需要經過手工精細制作,價格十分昂貴,所以當時一般的家庭還是使用沙漏時鐘的多。
“牛頓制成了水漏時鐘!”
“這可真不簡單啊!”
這消息很快在格蘭瑟姆鎮上傳開了,人們扶老攜(xié)幼,都趕著來參觀。消息傳到格蘭瑟姆中學,校長欣喜異常,也趕來參觀。
格蘭瑟姆鎮因此熱鬧非凡,人們為這件事轟動了!
愛動腦筋的牛頓,不僅在發明創造上心靈手巧,經過一段時間的努力,各門功課的成績也日趨進步。他讀書喜歡鉆研,愛提問題,也樂于和同學們共同研究探討。他的熱情、他的虛心,受到老師的喜愛,也得到同學們的贊揚。
1656年,當牛頓14歲的時候,他的繼父史密斯去世了。
漢娜帶著與牛頓同母異父的兩個妹妹、一個弟弟回到烏爾索普村。這時為生活所迫的牛頓,也中斷了學習,他的母親親自到格蘭瑟姆鎮把牛頓接回家。
回到烏爾索普的牛頓,成了一家的頂梁柱。漢娜把經營家業和耕種農田的事交給了牛頓,他不得不挑起這副擔子。
有一次,牛頓趕著幾只羊到野外去,羊去吃草了,他便拿起書專心致志[31]讀起來。由于全身心投入讀書中,就忘掉了周圍的一切,羊闖進鄰居的莊稼地,糟蹋[32]了禾苗,他竟一無所知。鄰居找到他,他忙著去道歉。
1658年的一天,一場罕見的風暴襲擊著英倫三島。風暴引起河水泛濫,樹木也被連根拔起。
牛頓的家鄉林肯郡(jùn)烏爾索普村也遭到劫(jié)難。風暴襲來了,樹被刮得東倒西歪,農田里莊稼倒伏,村子里能干活的人,無一不冒著狂風暴雨,下到田里搶救壓稼。
牛頓面對這少見的大風暴十分感興趣。他想知道:這么強的風能把樹吹倒,究竟它有多大的力啊!牛頓腦子里閃過這個念頭,便興奮得猶如著了魔。他在狂風中奔跑起來。
自從牛頓中途輟學后,格蘭瑟姆中學的不少老師和同學都為這位初露才華的學生惋惜,特別是中學的校長時時掛記著牛頓。
這天,格蘭瑟姆中學的校長也親自到牛頓家里,校長是來說服漢娜讓牛頓復學的。
在牛頓即將復學的日子里,詹姆士牧師囑咐外甥說:“伊薩克,你就要回到中學讀書去了。要記住,要么你是一個無所事事的大廢物,要么你是一個大天才。究竟是什么,只有天曉得了!”
牛頓再次進入格蘭瑟姆中學后,刻苦學習,他對數學、幾何學特別鐘情。除此之外,他還用心學習拉丁文、神學。為此,校長經常表揚他,并號召其他同學向他學習。
三大發明前后
1661年6月,牛頓告別了母親、弟妹,獨自前往他一心向往的劍橋大學三一學院。
劍橋大學由幾個學院組成,牛頓被錄取的三一學院,是劍橋大學里最大的一所學院。
牛頓是以減費生身份進入三一學院的,他一方面要為教授跑腿,一方面還要看自己的書,簡直忙得透不過氣,所以他的大學生活根本談不上多彩多姿。不過,進入大學后最令他感到吃驚的是,他感到自己的學識太淺薄(bó)了。
1664年,牛頓已是大學三年級的學生了,他在這一年得到三一學院的獎學金。如此一來,牛頓就不必一面工作一面讀書了,他可以把更多的時間用來研究功課。
1665年夏天,在英倫三島發生了一場大規模的瘟疫[33],使牛頓暫時離開了劍橋大學,回到烏爾索普鄉間過著與世隔絕的生活。
牛頓雖然回到家鄉躲避瘟疫,可他對時間卻抓得很緊,從大學里帶回來需要研究的問題,時時縈(yínɡ)繞在腦際。
幾年的大學生活,牛頓如饑似渴地學習新知識,在博學多才的名師的指點下,在他那善于思考的頭腦里,一個個早已孕育著的問題,猶如汩汩(ɡǔ)清泉即將噴涌而出。雖然這時他只有23歲,但他積累的知識,為他去探索、揭示科學上的奧秘,打下了堅實的基礎。于是,他開動了他那聰慧的大腦,去歸納、整理所學的知識,就像蜜蜂一樣,采花以后就該“釀(niànɡ)蜜”了。
牛頓把各種實驗用品,像磁鐵、燒瓶、棱鏡、透鏡等,還有一些書籍,整齊有序地擺置在二樓的小房間里。這些用品,有的是自己動手制作的,有的是從節約開支中買來的,這從當時的條件看,已經是了不起的實驗設備了。
牛頓曾經說過:“1665年和1666年兩年鼠疫期間,我正處于發明創造的鼎(dǐnɡ)盛年華,比以后任何時候更潛心于數學和哲學。”(牛頓時代把自然科學叫做哲學)。
這兩年牛頓有三大發明:“數學上的微積分”、“力學上的萬有引力定律”、“光學上的光學分析”。
牛頓生活的時代,正當科學界研究天文學、觀察天體運行風行的時代。自幼就對天空中日月星辰充滿好奇心的牛頓,上了大學后便對天文學產生了濃厚的興趣。
在劍橋大學的三一學院,牛頓如饑似渴[34]地捧讀哥白尼、伽利略的著作,接受了波蘭天文學家哥白尼在16世紀提出的“日心說”的理論。哥白尼的“日心說”,大膽地沖破了“地心說”的傳統觀念,提出地球不是宇宙的中心。哥白尼認為,人們覺得地球不動,是整個天空中的日月星辰繞地球旋轉,是一種錯覺。并指出這種錯覺的產生,是由于地球本身自轉引起的。
接受了哥白尼的“日心說”,牛頓又下功夫研讀開普勒的著作。開普勒是丹麥天文學家第谷·布拉赫(1546~1601)的助手。
開普勒的三大定律,把哥白尼的學說大大推進了一步,他把哥白尼的行星運行圓形軌道,修正為橢圓形。他的偉大貢獻,就是證明了行星是按著一定的規律運行的這一真理。這一驚人的發現,有力地證明了自然界不是以神或人的意志為轉移的,而是受其自身規律所支配。
牛頓在深入學習開普勒的著作時,頭腦里始終縈繞著這樣一個問題:支配天體行星按照開普勒三個定律運行的原因是什么?
對這個問題,前輩科學家伽利略也曾想到過,行星和它的衛星在一定軌道上運行,而不飛開,必定是“某種力”的作用。
一天,牛頓早早起床,在二樓安靜的房間里埋頭讀書,整理資料。他把魂牽夢繞[35]、未能解決的力學問題記在筆記本上。
現在占據著牛頓頭腦的,就是天體運行問題。他想,關于地球、火星、金星等行星怎樣運行的規律,已由開普勒定律所證明。可是,行星為什么要那樣運行的道理,至今還沒有人能說清楚。
當牛頓被這個問題困擾著的時候,樓梯上響起了“噔噔噔”的聲音,隨著聲音有人喊著:
“哥哥,你又關在屋子里想什么吶!”
妹妹安娜邊喊邊推開牛頓的房門。
“是安娜啊,歡迎你來!”
“哥哥,你不要一個人悶坐著了,我陪你到后院走走好不好?”
“這太好了!”
說著,兄妹二人下了樓,來到了后院。
兄妹倆來到一棵蘋果樹下,牛頓仰頭看著樹上掛滿了蘋果,個個像嬰兒紅撲撲的臉,惹人愛憐。
正當牛頓望得出神,一個蘋果悄悄離開樹枝,“吧嗒”一聲落在地上。
“哥哥,你看,樹上掉下來一個蘋果。”安娜指著落地的蘋果對牛頓說。
“我見到了。”牛頓說著陷入沉思中。
一會兒,安娜見哥哥眼里放出奇異的光,臉上也流露出一股喜色。
是的,牛頓被蘋果落地這件平常的事所吸引,腦子里進行著一連串的思索:蘋果為什么會從樹上掉下來呢?是被風吹落的嗎?這時一絲風都沒有啊!地球周圍是一個多么大的空間啊,蘋果為什么不飛向天空,而要落到地面,而且往地面最低的地方落呢?這不可能是因為蘋果有重量吧?那么,地球上的一切物體都有重量,因而都會從高處落向地面。但是,重量又是如何產生的呢?……
這時,牛頓怎能不高興呢!他長久想了又想的問題,終于有了解答的線索。他想:“蘋果落到地上,那是因為地球吸引它;地球對蘋果的引力,就是在高山上,也不減弱。由此可見,地球的引力同樣對月球也起作用。”
牛頓繼續思索著:“月球之所以能以一定距離圍繞地球轉動,就是因為月球總是向地球方向下落的緣(yuán)故。就像蘋果落下來一樣,月球也是向著地球下落的。”
這時候的牛頓,猶如在茫茫大海里航行找到指南針一樣,高聲喊道:“明白了,明白了。安娜,這回可明白了!”
安娜也為哥哥高興,她叫著哥哥一同回去吃晚飯。
飯后,牛頓獨自上了二樓,他坐在搖曳(yè)的燭光下,計算著月球在一秒鐘內向地球下落的距離,得出:在同一時間里,月球向地球下落的距離是蘋果下落距離的1/3550。由此可知,如果把蘋果拿到月球上去,地球對它的引力就會減少1/3550。
根據這個原理,牛頓發現,如果距離增加1倍,引力就變成1/4;增加2倍,引力就變成1/9。這也就是說,地球引力的減弱是與地球中心到月球的距離的平方成反比的。這就叫做“平方反比律”。
牛頓就是這樣驗證了:作用于月球的地球的引力是符合平方反比律的。
月球和地球的關系,也適合于太陽和圍繞它運行的行星之間的關系。牛頓進一步研究,終于從開普勒的定律中,成功地推導出引力同距離的平方成反比。
關于牛頓因為看到蘋果落地的現象而發現了萬有引力定律的事,在他的生前并沒有記載,而是在牛頓逝世之后才逐漸流傳出來的。
偉大的“怪人”
牛頓終身未娶,一生過著獨身生活。
1665年夏天,牛頓從劍橋大學避疫返鄉,回家剛剛安頓好,就向母親打聽格蘭瑟姆鎮藥房老板克拉克先生一家的情況。
漢娜對牛頓說:“克拉克一家經常打聽你的情況。”
“斯托麗也打聽過我嗎!”
牛頓話剛出口,漢娜接著問牛頓:“你上學時和她有聯系嗎?”
是的,經母親的一說一問,勾起了牛頓對中學時代的一段回憶。他忘不了克拉克一家在他上中學時對他的熱情相助,忘不了克拉克先生的開朗性格以及對他科學研究的支持,他更忘不了童年的女伴斯托麗。
牛頓想著想著,一股內疚(jiù)之情油然而生[36],自己到劍橋讀書的幾年,只顧埋頭書案,竟沒有給斯托麗寫過一封信。
牛頓回到烏爾索普后,又一門心思地投入到緊張的學習和研究中去,沒等他抽時間去格蘭瑟姆鎮,斯托麗就頭頂烈日、冒著酷暑來看望久別的牛頓。
幾年未見,斯托麗長成了一個亭亭玉立的大姑娘,一頭秀麗的金發,兩只大眼閃動著光芒,身材標致而豐滿。
見到牛頓,斯托麗面帶笑容,口氣上略帶抱怨說:
“你回來以后,一直沒想去看看我嗎?”
一句話,說得牛頓漲紅了臉,他不好意思地說:“我心里念著你。但我正研究數學,實在是脫不開身啊!”
“這是我意料中的。”斯托麗淡淡一笑,接著補上一句:“你離不開科學,所以忘了我。”
一句話,使牛頓更加不自在起來。這時,牛頓想彌(mí)補過失,他向斯托麗提出到郊外野餐,說道:“我們明天下午到郊外去游玩。去看大自然,去野餐,順便暢敘一番,好嗎?”
斯托麗展開了笑容,到野外郊游,這是最愜[37]意的事了。
兩人約定,第二天在格蘭瑟姆鎮郊外相見。
第二天下午,斯托麗到了相約會見的地點,可沒見牛頓的身影。
等到斯托麗上牛頓的房間一看,只見牛頓正埋首疾書,全身心地投入寫寫算算之中,托麗的到來竟沒有引起他的注意。
斯托麗坐下來,望著牛頓對科學的一片癡情,看到他的投入精神,心中百感交集,敬佩和惋惜之情融合在一起。她默默地坐了一會兒,悄悄地下了樓……
牛頓埋頭奮筆疾書,等他的演算告一段落,太陽已經偏西了。
他站起身放松一下自己,忽然想到昨天和斯托麗的約會。不行了,約會的時間早就過去了。斯托麗也已經回到格蘭瑟姆鎮的家中。
這次暫時的分手,牛頓對斯托麗并沒有忘情。
1667年秋天,牛頓在劍橋大學被任命為“選修課研究員”;1668年3月又被任命為“主修課研究員”;1668年7月,他接受了文學碩士的學位。牛頓再也不用為生活犯愁了。
當牛頓的工作和學習正在順利進行時,他不由得想起了那次與斯托麗的失約,內心里萌(ménɡ)生出愧疚(jiù)之情。
1668年的圣誕節來臨了,牛頓回到了烏爾索普。乘回家過圣誕節之機,他去格蘭瑟姆鎮看望斯托麗,一來使她原諒自己,二來向她談談自己的情況,他還向斯托麗表示推遲結婚的意愿。
沒想到,斯托麗聽后卻泰然處之。她沒有辦法等牛頓了。因為等到牛頓成功,她就老了。
也就在牛頓避疫返鄉期間,有一段時間,他曾住到舅父家。
幼年時,牛頓受到外婆照料,曾和舅父的女兒——他的表妹一起生活過。牛頓和他的表妹,可謂是青梅竹馬,兩小無猜。
后來,牛頓到格蘭瑟姆讀中學,又到劍橋大學讀書,表兄妹天各一方,沒有機會相聚。
這回牛頓回到家鄉,機緣湊巧,使得闊別多年的表兄妹重聚,共同享受著久別重逢的愉快。
他倆在一起讀書,一起游玩,在一起交流學習心得。
孩提時結下的純真的友情,加上親密無間的相處,使一向沉默寡言的牛頓也開朗起來。牛頓向表妹介紹大學里的生活,講他頭腦里想著的、要致力解決的微積分,講天體里的奇幻景象。
牛頓掌握的豐富知識,了解的新奇見聞,通過富有哲理的語言表述出來,每每使聰明、美麗、又富于想象的表妹為之傾倒、為之著迷,因而也贏得了表妹的欽(qīn)佩與愛慕。
兩人在相互接觸中,加深了相互了解,牛頓對表妹也產生了愛慕之情。牛頓曾暗自想到,如果自己能和這樣好學上進、善于思考問題的女子終身為伴,那將是自己一生的幸福。
但是,牛頓生來性格內向,幾次想向表妹表露自己的愛慕之情,但又羞于啟齒,每每欲言又止。他把對表妹的一往情深,深深地埋入自己的心底。
牛頓和表妹在鄉間這段戀情,始終也未向前發展。這是由于在以后的幾年中,牛頓以飽滿的熱情,全身心地投入到科學研究與創造當中,對個人的婚姻問題比較淡漠,一直心不在焉。致使他與表妹之間的戀情,始終留在美好的記憶中,不得不抱憾終身。
后來,表妹嫁給了別人。
就這樣,牛頓一生過著獨身生活。
由于牛頓全身心地投入科學研究中去,在科學的大道上永不知疲倦地攀登前進,不僅使他個人婚姻上不夠美滿,就連平常的生活問題他也很少關心。
牛頓研究科學,到了癡迷的程度。流傳的有關他的一些故事,使人們對他有了更深刻的印象。
他在幾十年中,專心研究,沒有結婚,沒有建立家庭。不到30歲就須發皆白了。
年輕的牛頓,中等身材,五官端正,但體貌并不特別出眾。他不善于言談和爭辯,在人前還略顯拘謹[38]。平時,他是個善于接人待物、能體貼別人的人,但一進入科學研究,他就幾乎忘記一切,成為一個與世隔絕的“怪人”。
有天清晨,牛頓的仆人因為有事要出去,來不及為牛頓準備早餐,便向埋首研究的牛頓說:
“先生,我有事出去一下,我在桌上放了一個雞蛋,等鍋里的水開了,你自己把蛋放進去,過五分鐘后就可以吃了。”
當時,牛頓正聚精會神地計算一些數學問題,腦子里全都是數學,并沒有留意仆人的話。
不久,鍋里的水開了,沸騰的聲音驚醒了牛頓,牛頓恍惚記起什么似的,手往桌上隨便一抓就丟進鍋里,又埋頭于他的研究工作了。
一小時后,仆人辦完事回來,看見牛頓仍然專心在工作,蛋卻還擺在桌上,慌忙往鍋里一看,忍不住大笑起來,牛頓聽見仆人的笑聲,覺得有點莫名其妙[39],也往鍋里看了一眼,自己不覺也跟著哈哈大笑,原來牛頓把擺在桌上的手表當成雞蛋放在鍋里煮了。
又有一次,牛頓請他的一個朋友吃午飯,朋友來了,飯菜已經擺上餐桌,但是牛頓卻還在實驗室里埋頭工作。朋友等了好久也不見他出來,就毫不客氣地自己動手把一只燒雞吃掉了,骨頭仍留在盤子里。他吃飽后便和衣靠在椅子上打起盹來。
不知過了多久,牛頓滿頭大汗地急匆匆從實驗室里跑出來。原來,他的研究終于有了結果。他叫醒朋友,一面道歉,一面走向桌子準備吃飯。可一轉身,他看到了盤子里的雞骨頭,便拍著自己的腦袋說:
“哦,瞧我這記性,原來我已經吃過了,我還以為沒有吃飯呢!”
牛頓因為工作時全神貫注,所以經常會鬧出這一類的笑話,有時候甚至一工作就忘了時間,直到第二天天亮了,才趕緊鉆進被窩里睡一覺。他對飲食也很不挑剔,早餐只要一杯橘(jú)子汁和兩片奶油吐司就可以打發。有時因為做研究,甚至整天不吃飯。就因為他這樣專注于工作,所以還不滿30歲,便已經滿頭白發了。
1696年3月,財政大臣蒙德克——牛頓大學時代的好朋友忽然寫了封信給牛頓,信中提到一件令牛頓非常高興的事:
由于造幣局監督奧巴特里先生調任海關稅務委員會委員,原來的職位因此空缺。前一陣子國王向我表示,要請你繼任造幣局監督,不知你覺得如何?
我認為這職位很適合你,而且這是一個僅次于局長的職位,年薪(xīn)約為五六百英鎊(bànɡ)。這里的工作不會太繁忙,所以不會占用你多少時間。
請盡快來倫敦,一切必要的手續我會替你辦。
英國自伊麗莎白女王時代采取金銀本位制以來,因為銀幣是用品質粗劣的合金制成,所以常常被偽造,以致銀幣價值一落千丈[40],物價飛漲,人民生活困苦不堪,國外的信用也喪失殆(dài)盡。
在這種情形下,國會通過了鑄造新銀幣來代替舊銀幣的提案。于是,貨幣改造問題,就成為英國的重大問題之一,而蒙德克為表現他的才干,便委托牛頓擔負這一重大責任。
貨幣改鑄工作,在牛頓日夜不懈的努力下,終于在1699年順利完成,牛頓也因功績顯著,由監督升為局長。
1697年,牛頓到倫敦時,就住在嘉明街。當他升任為局長后,仍然住在這幢他當監督時住的房子里。
1722年,牛頓已經是個80高齡的老人了,一向身體很健康的他,如今也逐漸呈現衰老的跡象,不僅患有膽結石癥,還得了嚴重的糖尿病。朋友們很關心他的身體,勸他要小心調養,并停止一切應酬(chóu)。
1724年8月,醫生從牛頓身上取出豆大的膽結石,他的痛苦一下子減輕了不少,健康也大有進步。但好景不長,他又染上肺病風濕病,牛頓只好接受醫生的勸告移居到倫敦近效的肯心敦。
牛頓在肯心敦過著悠閑恬靜[41]的生活,每天呼吸著新鮮的空氣,身體漸漸有了起色。
一個風和日麗的春天,牛頓的老友來拜訪他,發現牛頓正讓男仆在墻腳下的一個圓洞旁,另外再鑿一個小洞。這個朋友覺得很奇怪,便問他說:
“你鉆這么多洞做什么呢?”
牛頓很認真地回答說:
“我養了一只小貓,它常喜歡跑到房間里來,我看它老夠不到門把手,怪可憐的,所以特地幫它開了個洞。最近它生了只可愛的小貓咪,另外那個小洞就是要給小貓咪走的。”
他的朋友聽完他的話,笑得前仰(yǎnɡ)后合,過了一會兒,才止住笑說:
你真是越老越糊涂了,大的洞大貓可以走過去,小貓咪當然也可以自由進出呀!”
牛頓這才恍然大悟,原來他這時滿腦子想著:大貓需要大的空間,小貓則需小的空間,才會認為大貓和小貓不能共用一個洞。
牛頓在肯心敦休養了一陣子后,身體已逐漸復原了。1727年他又回到倫敦來,3月2日還主持了皇家科學會會議。
在牛頓的晚年,曾經經歷過這樣一件有趣的事,這和他的巨著《自然哲學的數學原理》有關。
一天,一位哲學家叩(kòu)開了牛頓的家門,一進屋就有禮貌地說:“您寫的《原理》,我讀不懂。今天我登門拜訪您,是想請您給我開一個參考書目,要在讀了這些書以后,就能看懂您寫的書。”
牛頓聽后,便反問道:“您是真的想學習嗎?”
“是真的,牛頓先生。”
牛頓點點頭說道:“好吧,那么請您等一等。”于是,拿起羽毛筆,攤開稿紙急速地寫起來。
坐在一旁的哲學家左等右等,也不見牛頓停下筆來,他站起身走到桌前一看,牛頓已經寫滿了一摞(luò)稿紙。當他接過稿紙一看,只見上面所列的書名,從古希臘到古羅馬,又從波蘭、德意志、法國開列到英國……
哲學家邊看邊皺眉頭,說:“牛頓先生,您真會開玩笑。光看這書單,就要花費我大半輩子時間了!”
當然,這位哲學家最終也沒有讀懂《自然哲學的數學原理》。
《自然哲學的數學原理》一書,由年輕醫生彭明頓幫助整理,準備出第三版。修改后內容更為充實,正式出書時,牛頓已是80歲了。
1727年3月4日,牛頓病倒了。
3月20日深夜便與世長辭,享年85歲。
作為科學家,牛頓在死后享受了殊榮。他是人類歷史上第一個獲得國葬的科學家,在威斯敏斯特教堂為他舉行了隆重的葬禮。英國的王公大臣、文人學者紛紛前來吊唁(yàn)致哀。
在牛頓安息的墓地上,有中世紀的詩人和天文學家杰弗里·喬叟(1343~1400)、皇家學會第一位編年史家托烏斯·斯普拉特(1635~1713)和牛頓的老師伊薩克·巴羅與他為伴。
牛頓去世后的第四年,他的親戚為他建立了一座雄偉的紀念碑,上面刻著的墓志銘(mínɡ)總結了他的一生:
伊薩克·牛頓爵士
安葬在這里。
他以超乎常人的智力,
第一個證明了
行星的運動與形狀;
彗星軌道與海洋的潮汐。
他孜孜不倦地研究
光線的各種不同的折射角,
顏色所產生的種種性質。
對于自然、歷史和《圣經》,
他是一個勤勉、敏銳而忠實的詮釋者。
他以自己的哲學證明了上帝的莊嚴,
并在他的舉止中表現了福音的純樸。
讓人類歡呼
曾經存在過這樣一位
偉大的人類之光。
伊薩克爵士生于1642年12月25日,
卒于1727年3月20日。