03
牛頓
無所不包的宇宙“統(tǒng)一概念”

艾薩克·牛頓（Isaac Newton，1643—1727）

2005年，正值人們紀(jì)念愛因斯坦“奇跡年”（1905年）100周年之際，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行了一次名為“誰是科學(xué)史上最有影響力的人”的民意調(diào)查，牛頓被認(rèn)為比愛因斯坦更具影響力。

雖然在各類世界科學(xué)家排行榜或評(píng)選中，牛頓與愛因斯坦總是輪流排名第一，但從1942年愛因斯坦為紀(jì)念牛頓誕辰300周年而寫的《艾薩克·牛頓》中可以看出，愛因斯坦是自愧不如的——他在文章的最后寫道：“至今還沒有可能用一個(gè)同樣無所不包的統(tǒng)一概念，來代替牛頓的關(guān)于宇宙的統(tǒng)一概念。”還有一點(diǎn)，愛因斯坦也無法與之相比擬——牛頓從研究物理問題出發(fā)創(chuàng)立了微積分，他與阿基米德、高斯、歐拉一般被公認(rèn)為有史以來貢獻(xiàn)最大的四位數(shù)學(xué)家。

事實(shí)似乎也是如此，是牛頓第一個(gè)成功地找到了一種用方程式清晰表述的科學(xué)思想體系，并從這個(gè)體系出發(fā)，用數(shù)學(xué)的思維，邏輯地、定量地演繹出范圍廣闊的科學(xué)圖景，同時(shí)還能與經(jīng)驗(yàn)相符。后來的物理學(xué)家（包括愛因斯坦），在很大程度上都是沿著牛頓所開創(chuàng)的概念體系前行。可以說，假如沒有牛頓所描繪的科學(xué)思想圖景，人類后續(xù)所取得的科學(xué)進(jìn)步可能就難以實(shí)現(xiàn)。

特斯拉曾說過：“有形的事物終歸會(huì)湮滅，只有思想才是人類文明進(jìn)步的真正動(dòng)力……”牛頓的偉大在于他打破了某些知識(shí)不是人類思想所能涉足的觀念，這一觀念之前已烙印于人類文化中達(dá)數(shù)世紀(jì)之久，而牛頓竟以自己的概念思想巧妙地將其打破。牛頓從根本上改變了人類的思維方式，他建立了今天我們稱為“牛頓宇宙[1]”的理論框架。他是有史以來人類最偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、科學(xué)思想家，以及科學(xué)領(lǐng)域頂尖的天才人物之一，著有《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》《光學(xué)》等影響世界數(shù)百年的科學(xué)著作。他還提出了由萬有引力定律（見題圖中的方程）和三大運(yùn)動(dòng)定律構(gòu)成的經(jīng)典力學(xué)體系[2]，而萬有引力定律對(duì)人類具有劃時(shí)代的意義。

牛頓創(chuàng)立的一套思想體系既能科學(xué)地解釋宇宙天象變化，又可說明地上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而且還繼續(xù)被用于航天和各種工程的計(jì)算中。如果有人要問，為什么做到這一切的是牛頓，那會(huì)有很多不同的回答。在介紹1931年出版的牛頓的《光學(xué)》一書時(shí)，愛因斯坦提供了這樣的回答：“自然于他就是一本打開的書……他集實(shí)驗(yàn)家、理論家、技工以及處于爆發(fā)期的藝術(shù)家于一身。他堅(jiān)定、強(qiáng)壯、孤獨(dú)地站在我們面前。”如此全面而罕見的一位人物，不是他，又能是誰？

牛頓關(guān)于蘋果的傳說可謂家喻戶曉。不管實(shí)情究竟如何，他把蘋果和月亮聯(lián)想在一起，找出其中的天地關(guān)系和數(shù)學(xué)表達(dá)，這是最關(guān)鍵的——這種聯(lián)想和演繹只有真正精于“研究藝術(shù)”的人才能做到。最終是他發(fā)現(xiàn)了天上和地下的“力”原本是一回事（萬有引力）——這是人類第一次真正完成的關(guān)于自然力的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。而牛頓描繪的廣闊科學(xué)思想圖景甚至比其具體的科學(xué)理論更加宏大——它們是哲學(xué)意義上的科學(xué)詩(shī)篇，是數(shù)學(xué)主題下的自然交響樂，是探尋世界體系的藝術(shù)研究方法。近3個(gè)世紀(jì)過去了，我們永記的是他給世界帶來革命性變化的科學(xué)思想。

[1]牛頓宇宙是一個(gè)絕對(duì)的、精確的世界。在這個(gè)世界里，整個(gè)宇宙及所有物質(zhì)都由各種客觀存在的粒子構(gòu)成，不論過去、現(xiàn)在與未來，時(shí)間都以固定的速度流失，因果關(guān)系極度嚴(yán)格，絕無例外，未來完全可以由過去來預(yù)測(cè)。

[2]經(jīng)典力學(xué)體系由萬有引力定律（F=Gm₁m₂/r2）與三大運(yùn)動(dòng)定律[慣性定律、加速度定律（F=ma）、作用力與反作用力定律（F=-F′）]構(gòu)成，統(tǒng)一解釋了當(dāng)時(shí)天上和地下一切可感知的力學(xué)現(xiàn)象。