唐宋韵
唐宋韵
来，让我们立体地看看科学巨人牛顿
日前，英国查尔斯国王在温莎城堡盛情款待来访的川普。宾主互相赞美，大侃两国特殊关系。老川也不同往常，显得中规中矩，。有的看官一边感叹城堡内的金碧辉煌，一边感叹当年的日不落帝国如今已是黄昏。有人更近一步，说美国的太阳也在西沉。
英国是不是已到晚上7点，美国是不是也是下午3点，这个我们先不论，今天不谈政治。然而看着那城堡内外，我感觉到的是一种历史的厚重。回首过去300年，英国这样一个小岛，为人类文明做出了非凡的贡献，其根本原因是什么，我在过去的三、四十年里经常在想，但却没想出什么名堂。
这里不谈大宪章、光荣革命等历史篇章，也不说莎士比亚、丘吉尔等“文科生”。就说在科学和技术上为人类做出杰出贡献的人物，一抓就是一大把 — 牛顿（Isaac Newton），达尔文（Charles Darwin），麦克斯韦（James Clerk Maxwell），瓦特（ James Watt），道尔顿（John Dalton），法拉第（Michael Faraday）…… 你若说，这都是“古时候”的，现在如何呢？好，举几个最近几十年世界超一流的例子——
弗莱明（Alexander Fleming，青霉素的发现者，这是人类的第一个抗生素）
霍金（Stephen Hawking，当代最伟大的理论物理学家之一）
图灵（Alan Turing，史上最伟大的计算机科学家和密码学家）
富兰克林（Rosalind Franklin，她首先发现了DNA的双螺旋结构，然而得诺贝尔奖的却是另外三个人【很长的故事，这里先不谈】）
伯纳斯-李（Tim Berners-Lee，万维网 www 的发明者）
怀尔斯（Andrew Wiles， 证明了数学上著名的“费尔马大定理”）
…… 英国人口只占世界人口的0.9%，够意思了吧？
在所有的这些人中，最伟大者，我认为首推牛顿。不仅如此，我认为他是迄今人类历史上最伟大的科学家。他的运动三大定律、万有引力定律和微积分的发现，至今在人类科学技术殿堂中依然处于基石和中心的地位。可以毫不夸张地讲，如果没有牛顿，今天的我们不可能有现在这个水平的物质文明程度，很可能还没有航空、航天和对宇宙的探索。牛顿以后，比如相对论和量子力学，的确是进一步的发展。但很多的时候在应用上是不必要的，比如，一般的工程计算和航天器的轨道计算，用牛顿二百多年前的东西就可以了。
那么，是不是说，假如当年那个低体重婴儿没能活下来，这些规律别人就发现不了呢？是不是说如果没有牛顿，人类的现代物质文明是不是就不能产生呢？那倒不是。我认为自从古希腊的亚里斯多德建立形式逻辑体系和欧几里德写出《几何原本》，人类理性认识世界的过程就开始了，这是一个质变。牛顿这个天才让进程加速了，或者说假如没有他，这个过程要延缓。然而只要这个实证逻辑体系已经建立起来了，自然规律终归会被揭示的，即便晚几代人。相反，如果没有这个体系，即便有大量聪明、勤奋的个体，是没有大用的，依然只能是经验性的重复。
牛顿是科学伟人，但从个性角度讲，他比较冷漠、刻薄，可能不是一个可爱的人。让我们来看几个侧面，至于产生什么样的立体感，各人也许不同 ——
** 牛顿是遗腹子 **
牛顿的父亲在他出生前大约三个月就去世了。母亲给他起了与父亲同样的名字Issac。他父亲生前是一位富裕的农民，家里有几百只牛羊，所以母子生活无忧。
牛顿3岁时，母亲Hannah改嫁，由于那个男人不希望抚养牛顿，他母亲便把年幼的牛顿留在了自己的父母家。过了7年，那个男人死了，她带着与他生的三个孩子一起回到了娘家，于是牛顿与母亲重新生活在一起。但多年d分离已经让他与母亲关系比较疏远，同年时期的这段经历，可能与他成年后性格的内向、多疑有关。
后世许多传记学者有认为，牛顿的遗腹子和早年的经历，塑造了一个孤僻内向、缺少信任、沉默寡言的人。然而另一方面，这种不幸的家庭背景虽然让他人格偏执，但也间接促成了他的深思和对解决未知问题的近乎痴迷的投入。
** 牛顿是否患有阿斯伯格综合征？ **
阿斯伯格综合征（Asperger Syndrome，简称 AS）是一种精神发育障碍，经常表现为社交困难，这种人既对他人社交信息缺乏理解，也缺乏参与社交的愿望，他们与人交流机械而缺乏感情色彩。这些人的智力正常，有一部分智力超群，兴趣多专注于某个特定领域（如数学、计算机编程等）。2013年颁布的DSM-5诊断标准已经不再把它作为独立障碍列出，而是并入高功能自闭症。
牛顿是否患有AS，一直是学术界和公众感兴趣的问题。牛顿的行为特点的确有点像。然而，现代精神病学诊断不宜直接套用在几百年前的历史人物身上了。如今的精神问题的诊断，需要有经验的精神科医生跟患者本人交流才能作出。牛顿生活在18世纪，没有现代精神医学诊断体系，我们只能依靠历史文献、信件和传记中的描述来推测。我们不能断然给牛顿贴上“阿斯伯格综合征”的标签。
** 牛顿不喜欢发表，却是捍卫自己优先权的斗士 **
牛顿具有“发表”和“争论”的矛盾性。牛顿23-24岁这两年里思想极为活跃且有多项重大突破。他的二项式定理、微积分、万有引力定律、运动三定律的基本思路，都是这时候产生的，但他的研究结果常常拖延多年才公开。他担心自己的思想被误解，或不愿意因为不够成熟而受到攻击。
然而，一旦他的学术声誉或优先权受到挑战，他就会投入极大精力去捍卫。在皇家学会内部，他与资深学者胡克（Robert Hooke，看官还记得初中物理课上那个关于弹簧的“胡克定律”吗?）就万有引力和光的本质（粒子vs. 波动）, 展开了多年的争论。较年轻的牛顿声誉逐渐压过胡克，后来他成为皇家学会会长（President of the Royal Society）
更富有戏剧性的是牛顿与德国数学家莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）关于发明微积分的优先权之争。背景是，牛顿发明了微积分，但以手稿形式存在。莱布尼茨在独立发展了微积分（他的符号体系更现代化），并在1684–1686年公开发表。争论升级到不堪的程度，1711年，英国皇家学会发表声明（其实牛顿主导）支持牛顿优先权。欧洲大陆数学家则一直站在莱布尼茨一边。这场争论延续几十年，造成英国数学与欧洲大陆数学一度不交流。
目前科学史专家普遍认为，牛顿和莱布尼茨是微积分独立发明者，牛顿先发明但晚发表，莱布尼茨先公开且独立发展。争论的本质更多是优先权与荣誉问题，而非纯科学问题。
** 牛顿既不是异性恋，也不是同性恋，他只是不感兴趣 **
牛顿一生没有结婚，也没有明确的情感伴侣的记录。他童年和青年时期没有留下过追求女性的记载。在当时社会，学者终身未婚并非罕见，但牛顿这般冷淡有些过于彻底。一些传记作者推测他可能与男性友人关系亲密，但没有事实材料，无证据显示他有同性恋倾向。
能跟他稍可类比的，是法国数学家笛卡尔（René Descartes，直角坐标系就是他发明的。），他终身未婚，但有过情人。德国哲学家康德（Immanuel Kant）或许跟牛顿最像 ，他性格谨慎，终身未婚，但据史料他也有过婚姻的想法。从现有的史料来看，牛顿在性与情感方面的确显得 “缺乏兴趣”，这点跟“异性恋/同性恋”都不契合。
至于原因就不好说了。比如他真有阿斯伯格特征，有可能对社交和情感关系兴趣淡薄。他同年的经历，可能让他回避亲密关系。也有可能他极度沉迷于研究，个人生活的位置极为次要。
** 牛顿热衷于炼金术 **
牛顿除了在物理学、数学和天文学上的巨大成就之外，还对炼金术（Alchemy）表现出极大的兴趣。炼金术的目标是通过化学方法将一些基本金属转变为黄金，或者制造万灵药。炼金术是跨越人类历史和多种文化的一种化学哲学，直到现代化学发展成熟以后，才证实炼金术的不可能和其伪科学的性质。但在牛顿的时代，它是化学探索的一部分。
在他留下的庞大手稿中，炼金术文献占了相当大的比例。据估计，他的炼金术笔记和抄录内容超过一百万字，数量甚至远超他在物理学方面的笔记。牛顿曾仔细研究古代和中世纪的炼金典籍，试图理解并实践“点金术”、炼制贤者之石以及探究物质的本源。他相信其中隐藏着自然界的秘密法则。牛顿在炼金术上的巨大投入，使人们重新认识到他并非单纯的“现代科学奠基人”，作为探索者，他有时也站在科学与神秘主义的交界处。
** 牛顿笃信上帝 **
牛顿在宗教上也有非常深厚的兴趣和投入。事实上，他的宗教信仰对他的一生的研究都有影响。牛顿深信上帝，相信宇宙秩序和自然法则是上帝设计的。他认为，通过研究自然界的规律，人类可以更好地理解上帝的智慧。
对牛顿来说，科学探索和宗教信仰并不矛盾。自然法则的发现和宇宙的秩序被他视为了解上帝智慧的体现。牛顿不仅笃信宗教，而且他的科学研究在一定程度上受到了他宗教观念的启发。他是一个在科学和宗教之间寻求理解宇宙秩序的人。
牛顿写了大量关于宗教和神学的研读手稿，但生前很少发表。这其中他对世界末日的推算颇有意思，不过他并没有把这个信息公开发表。根据他的研究，世界末日不会早于2060年。但他对“具体日期”非常谨慎，他绝不是说世界一定会在2060年结束，只是认为末日不可能发生得更早。各位看官，看来我们尚安全。
** 牛顿长期担任皇家造币厂厂长 **
牛顿去世的时候，不仅是皇家学会的会长，还是造币厂的厂长（Master of the Mint），几年前我第一次听说时，感觉很奇怪。后来才知道该职务是他除了科学研究之外一段重要的经历，而且他干得成绩斐然。
1696年，53岁牛顿被任命为皇家造币厂的“监督官”。这份工作对德高望重的牛顿来说，完全可以当作闲职来做，但他却非常认真，投入大量精力。（这可能也是阿斯伯格综合征患者的“毛病”。）当时英国货币体系问题不少，伪造、私铸、磨边（削掉银币边缘取银）等尤为严重。牛顿亲自调查、起诉伪造者，甚至参与秘密侦查，使混乱局面大为改观。
当局一看，大科学家居然有这等管理才能，于是1699年，牛顿被任命为造币厂厂长，他干了28年，一直到去世。在任期间，他负责英国货币改革与管理。他推动了金币标准化，改进了铸币技术，确立了金币与银币的兑换比率。这为后来英国进入“金本位”奠定了基础。 牛顿在造币厂的工作中展现出的严谨，和他在研究中的严肃认真是一致的。真是“金子在哪儿都会发光”啊。
在牛顿看来，宇宙的一切规律，都可以用数学公式定量表达。在他的运动三定律（惯性定律、加速度定律和作用反作用力定律）和万有引力定律萌发后二十多年，到了1686年，牛顿发表了科学史上的里程碑著作之一，《自然哲学的数学原理（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica）》，简称Principia。这本书篇幅并不宏大，但却是经典力学的奠基之作，标志着近代科学的成熟，它建立了用数学方法解释自然现象的范式，把物理从哲学思辨提升为可验证的科学体系。
这本书是用拉丁文写成的，我一句也看不懂，但几年前我却买了一本来，文盲翻书。到底是什么目的呢？我也说不清楚。
The eminence of "文中一些人" can help to illuminate how fertile the cultural and scientific soil was where Newton was born, grew and flourished.
Anyway, we all can agree that, the life quality of humankind in 2020s is colossally improved compared with that in 1620s. It is Newton who made the major difference.
谢谢临览。
我先把牛顿与他人一同列出，表明英国学人作为整体的贡献。然后我再集中谈牛顿的不凡之处。这有何不妥呢?
谢谢临读。您的信息不准确，实际情况是这样的 ——
牛顿22岁在剑桥大学读书时，伦敦爆发鼠疫，10%人口死亡，学校停课关门，这样牛顿只好回到家乡Woolsthorpe。他并没有染病。在家乡的两年，是他科学发现集中爆发的时期，他的所有重要科学、数学贡献，都是在这两年萌发和成型的。
牛顿在青少年时期，没有患过任何重病。
谢谢您临读。
牛顿在数学上的贡献（微积分）是比较原创的，有点从天而降的味道。
他的极端重要的物理学贡献，在一定程度上是站在开普勒和伽利略的肩膀上作出的。
I’m very flattered by your compliment, thanks.
I understand what you mean — some people felt Hawking was a bit too much of a celebrity rather than an academic giant.
Thank you for mentioning Gauss. I know a little about him, but I need to gather more information. When I'm ready, I'll write about him later.
I have only one dispute. Stephen Hawking is very controversial, as much as Donald Trump and Charlie Kirk.
Can you please write about Carl Gauss next? In my recent paper, I tried to mention Newton and Gauss as exemplars. After some online research efforts, I found that the descriptions of Gauss's academic achievements on different websites are very inconsistent, even often contradict each other. By contrast, the descriptions of Newton's achievements completely coincide and concur. That forced me to relinquish Gauss eventually.
Thank you again for your excellent writing and sharing.