面对未知传染病，隔离无疑是最有效的做法，连古人也懂得这个道理，也会选择闭门隐居的方式躲避瘟疫，而且科学史上，有不少改变人类历史的科学成果就是在瘟疫蔓延时创造的，这其中最成功的要算英国科学家牛顿。
牛顿铜像
牛顿因为躲避瘟疫而回家，他一生中的三大科学贡献分别是微积分，万有引力定律和光的分析，均在这段时期完成，这创造了物理学历史上的“奇迹年”。今天就来谈谈这段充满传奇色彩的科学轶闻。
伦敦大瘟疫
1664年年底，伦敦爆发了一种神秘的传染病，起初只在个别人之间传播，到次年春季，即1665年4月，就在人们认为传染病几乎消失之时，疾病已悄悄蔓延至好几个区。随着炎热天气到来，瘟疫的传染越来越严重，逐渐从城东朝城西推进，市政府已经没法再隐瞒病情，而随着传染病愈演愈烈，有些教区的运尸车几乎通宵奔忙。
由历史画家丽塔格里尔所绘大瘟疫时期伦敦街头的悲惨景象
让伦敦数以万计的人痛不欲生的瘟疫，是鼠疫，与薄伽丘《十日谈》开篇描绘的那种传染病一模一样。染上此病的人，身上会出现黑色肿块，然后头痛，呕吐，往往很快死去。有些人甚至不知道自己染上了病，在街上行走或在集市里购物时，突然倒毙，被人扒开衣服，发现身上布满黑点。患者通常是在脖颈、腋窝和外阴部出现这种黑色小肿块，这是史书中屡屡描述的欧洲“黑死病”症状。在1665年伦敦大瘟疫高峰时，最恐怖的还不是患者发疯癫狂或暴尸街头，而是大量的人被强行锁在自家屋子里，门上画上红十字，像是活活被关进坟墓。
在2000倍显微镜观察下的鼠疫杆菌，这些细菌由跳蚤携带与传播，与多种传染病有关
最终，超过10万人死于这次瘟疫之中，足足相当于当时伦敦人口的五分之一。英国文学家笛福出版于1722年的《瘟疫年纪事》以生动的笔触描述伦敦大瘟疫的可怕景象，告诉我们这段被遗忘的历史，而大科学家牛顿的三项伟大发现，正是在这样的大背景下创造的。
物理学史上的奇迹年
1665年，在剑桥大学读书的牛顿首次发现了二项式定理，这个发现对欧洲数学界产生了很大的震动。同年4月，牛顿被授予了文学士学位。因为获得了学校的奖学金，他得以继续留在剑桥攻读硕士学位。
剑桥大学纹章
这年6月初，伦敦的鼠疫疫情已经非常严重，一时间整个伦敦人心惶惶，有钱人都逃到乡下或国外去避难了，街上满是无人清理的死尸。疫情很快横扫整个伦敦城，大有往剑桥蔓延的趋势。于是剑桥大学接受政府的命令，宣布停课，学生们都收拾行李去乡下了，8月，牛顿收拾好行李，返回了阔别四年的故乡。
所谓“儿行千里母担忧”，当牛顿背着行李回到自己家的那幢二层小楼前时，迎接他的是满含着激动泪水的妈妈，汉娜说：“亲爱的，听到你回来的消息，我激动的一夜没睡，房间早已经收拾好了，快，坐下歇歇吧！”
“恩，妈妈，我也好想你的！”是啊，都有四年没见过妈妈了，看着妈妈头上新添的几缕白发和被田间劳作累的弯弯的腰，牛顿的眼睛湿润了，他突然好难受。
牛顿出生的房子，位于英格兰林肯郡伍尔索普
很快，牛顿便适应了在家里的生活，这里没了学校里的约束，一热三餐又有母亲精心料理，他可以更好地支配自己的时间，做自己喜欢做的事情了。
这场罕见的鼠疫持续了将近十八个月，这期间除了回剑桥图书馆查过一次资料外，牛顿一直都待在家中。这么长的一段时间对不同的人有不同的含义：对疫区的人来说，这是一场漫长的煎熬；而对一些停课在家的学生来说，则是绝佳的一个玩耍时机；而对牛顿来说，这则是一个搞研究的绝佳时机，清静悠闲的乡村环境提供了良好的思考场所，而慈爱的妈妈有给了她最佳的照顾，而此时的他也充满了创造的热情，这段时间，即1666年，被誉为科学史上的奇迹年，因为这么短的时间内，牛顿的发明几乎改变了整个世界，它的发现使人们对周围环境有了重新的认识。
牛顿就读过的剑桥大学三一学院
牛顿一生中的三大科学贡献分别是微积分，万有引力定律和光的分析。这些伟大构思都是在这短短的18个月中孕育出来的，牛顿其后的工作。不过是对这些伟大思想的完善和优化罢了。当瘟疫过后，牛顿不知不觉已经成为当时世界上最伟大的自然哲学家，尽管当时他还不足25岁。
这张图涵盖了牛顿的几项伟大发现
牛顿曾说：“如果说我比一般人看得更远些,那是因为我站在了巨人们的肩上。”牛顿说到的这些巨人包括了波兰的哥白尼、丹麦的第谷、第谷的徒弟开普勒以及意大利的天文学家、哲学家伽利略等。让我看来看看这位站在巨人肩膀上的年轻人，都做了哪些创造性工作吧！
启迪智慧的苹果
如前所述，从1965年8月开始，牛顿为躲避鼠疫回到家乡伍尔斯索普村，在这里一住就是18个月，这是近代科学史上极其光辉的两年，因为牛顿后来的三大发现，都是由此开始萌芽的。
牛顿在乡下生活期间，一直在梳理大学学习中碰到的种种谜团，他的全副身心一直被物体运动的问题占据着。牛顿知道，哥白尼提出了地球绕日运转；开普勒找到了行星运转的规律；伽利略证明了行星的运转。可是它们为什么要那样运转？巨人们并未对此做出过明确的回答。
牛顿画像
为了解开这个谜团，牛顿翻遍了有关天体运行的书籍，却仅仅找到了一种近乎幻想的说法：人们认为天体间有引力存在，而引力则是按照神的意志，给予物质各部分的自然属性。
天体运行难道真是引力作用的结果？那么引力又是什么呢？牛顿一直在想着这些问题。有一天傍晚，沉思中的牛顿一个人躺在后院园子里的苹果树下，苹果树上挂满了成熟的红苹果，空气中充满着沁人心脾的果香，对此，牛顿全然不觉。
牛顿和苹果
突然，“吧嗒”一声，树上一个熟透了的苹果被风吹落在地上。牛顿的思路一跳：“咦！苹果为什么不往天上掉？难道是地球的引力在吸引着它？！可是月球不是也受到吸引吗？它为何不会落到地球上呢？”
苹果激发了牛顿的灵感，他立即就此问题展开了联想：一个人站在山崖上，把一块石头轻轻地抛出，石头就会落到不处的地上；如果他用的力更大，石头就会落得更远；若力足够大时，这石头就将不再落到地面上，而是围绕地球旋转起来；要是地球没有引力，这石头就会朝着他抛出的方向照直飞去。
人造卫星能飞上天要归功于牛顿力学的理论指引
推而广之，牛顿认识到，旋转的物体有一种从转轴处脱离出去，沿直线运动的倾向。只要牵引的力量和脱离的力量处于相对平衡状态，旋转的物体就可以保持在一定的轨道上运转。这种现象就好比一个小孩用手拉着一根另一头拴着小石头的绳子在空中转圈一样，石头不会掉下来也不会飞出去。月球也一样，它被地球无形的吸引力（也叫向心力）拉着，使它保持在一定的距离上（也叫轨道）绕地球转动，而这种吸引力的大小恰好是适当的。
牛顿豁然开朗：只要证明地球对月球的吸引力确实就是月亮绕地球运行所需的向心力，那么行星之间都有相互吸引力的结论就是正确的了。
太阳系示意图
不过要证明这个问题，首先要弄清天体引力的大小和距离之间的关系，牛顿根据开普勒行星运动第三定律的结果做出假设：物体间引力的大小同物体间距离的平方成反比。这便是牛顿著名的“万有引力定律。”可是要用数学来证明这个定律却困难重重，因为的欧洲代数学的发展相对缓慢，为此牛顿不得不又花费大量的时间在数学上，这或许也是他创立微积分的一个原因吧，虽然他创立的微积分帮助他成功计算出了结果，但是让人失望的是，这个结果和他直接观测的结果相差约16个百分点。
实际上，计算值和实际值之间的差异是因为牛顿当时采用的地球半径值是不准确的，不过这也不能怪他，当时他没有资料可以查找。这个结果无疑让他很失望，不过他并没有沮丧，他索性把这个研究放在一边，转而着手解决其他问题了。
被称为牛顿苹果树后代的一颗苹果树，发现于剑桥大学三一学院
如今，牛顿因看到苹果落地而受到启发导出了万有引力灵感的故事被广为流传，它完美地象征着通过观察普遍事物就能突然涌现灵感的概念革命。牛顿故居后园里的苹果树也就自然受到了最精心地保护着，每位来故居参观的人，都要看看这棵树。小小的苹果啊，连上广袤的太阳系，引出了一条伟大的定律，天地间万事万物有着多么奇妙和神秘的联系呀！
微积分学和光的分析
微积分学是牛顿在奇迹年里的又一发现，牛顿是为了解决天体运动问题，才创立这一数学理论的，他称之为"流数术"。微积分理论是近代高等数学发展的基础，他为近代科学发展提供了最有效的数学工具，开辟了数学史上的一个新纪元。
大数学家莱布尼茨画像
不过遗憾的是，牛顿当时并没有发表微积分的研究成果，这为他后来和德国著名的数学家莱布尼茨发生的纷争埋下了伏笔。把这个工作暂时放在一边之后，牛顿转而投入了对光学的研究。
牛顿上大学期间就对关于光的问题产生了浓厚的兴趣，伽利略利用望远镜观测天体的惊人成就让他心驰神往，他幻想着自己有朝一日也可以作出一台这样的望远镜并且用它揭开宇宙的奥秘。幸运的是，他大学的指导老师巴罗教授本身就是一个光学专家，他曾送给牛顿一本开普勒写的《光学》，熟读此书后，牛顿成功地掌握了望远镜的基本原理和关于光的反射和折射的规律，并且，巴罗教授还亲自指导牛顿学会了磨制曲面玻璃镜片的高超手艺。
伽利略向威尼斯大侯爵介绍如何使用望远镜，伽利略是对牛顿影响最大的科学家之一
一天晴空万里的上午，牛顿准备待在房间里面推算公式，为了避免外面吵闹声的干扰，他拉下深蓝色的窗帘把窗子遮了个严严实实，刚才亮堂堂的屋子一下子变得像黑夜一样，突然，一个现象引起了他的注意，他瞅见从窗帘布上的一个小洞里面露进一缕细细的阳光，他自言自：“从来没有见过这么细的光丝呀，不知道是不是可以再将它分成好几条细丝？”
牛顿发现棱镜可以将白光发散为彩色光谱
牛顿就是这么一个警觉的人，就好像他从落下的苹果上看到了引力，他现在又觉得细细的光线隐藏着一些不为人知的奥秘。这么想着想着，他顺手从抽屉里摸出一块自己磨制的三稜镜，迎上去截住那丝细光，然后回头去看这光落在墙上的影子。好奇怪呀！那墙上竟然出现一段包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光带。他变换三稜镜的方向，结果都会出现了长条形的彩色光带。更奇怪的是，当他用另用一块透镜把经过三棱镜折射后的光重新收集起来，竟发现它们重新汇聚为白光。
“怎么会这样呢，按照书上写的折射定律圆形的孔照进来的光应该还是圆形的，可我看到的为何是长条形的光带呢，而且这些光带还会再汇聚为白光？”牛顿自言自语道。
雨后的彩虹
这时，他突然想到夏季雨后出现的彩虹，它猜想七色的彩虹和自己看到的光带或许存在某种联系。于是他查阅了前人的书籍，前人关于这种白光被分解为不同的颜色的现象（被称为色散想象）的解释很模糊，有人认为这是因为玻璃的厚薄导致了透过光的多少不同才导致产生了颜色深浅不同的色带。但是牛顿通过自己的实验很快就否认了这种观点。他对此进行了一系列的设想并进行了验证实验，很快，他领悟到一个秘密：我们平时看到的白光，其实不只是白色，它是由七种顏色的光混合而成的。
牛顿发现了光的色散现象
而且，牛顿得到这个发现以后，他立即领悟到为何伽利略制作的折射望远镜在观测星空时往往比较模糊，这并非是因为人们普遍认为的缺乏合适的透镜，而是因为光本身就是一种“折射率不同的光线混合物”。
牛顿1672年使用的6英寸反射望远镜复制品，为皇家学会所拥有
从牛顿对光学的独特见解来看，此时年仅24岁的他无疑已经成为英国最优秀的自然科学家。在这么年轻时，这么短的时间内，作出如此巨大辉煌的成就，这在科学史上，乃至于在整个人类历史上都是罕见的！任何一位评论家或者读者，在提到牛顿的这段历史时，都无不盛赞他的天才。
自新型肺炎疫情爆发后，传播迅速，为了避免被传播，大家都只有窝在家里，不串门不聚会，保护自己也保护他人。大科学家牛顿能够在躲避瘟疫期间做出这么多震撼世界的发明，那么，亲爱的你将会在这段时间做些什么呢？
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