砸在牛頓頭上的,除了蘋果還有鼠疫

文|周冉

“這一切都是在鼠疫流行的兩年(1665—1666)中發生的,因為那是我一生中最旺盛的發明年齡,而且是我一生中最專心於數學和哲學的時期。”多年以後,已成為傑出物理學家的牛頓依然感慨那段心無旁騖的隔離時光。

砸在牛頓頭上的,除了蘋果還有鼠疫

1630 年在意大利佛羅倫薩蔓延的瘟疫導致6000多人死亡

1665年,牛頓從劍橋大學畢業,在巴羅教授的推薦下即將成為大學選修課的研究員,可以領取微薄的薪水。然而此時倫敦爆發了大規模的淋巴腺鼠疫,俗稱黑死病。這種病由跳蚤傳染給老鼠,首先在英國港口城市繁殖,逐步蔓延全國。黑死病的初期症狀是劇烈的頭疼,眩暈,四肢顫抖,腋下和腹部腫脹,高燒,最後皮膚出現黑斑,故稱黑死病。防治黑死病只能藉助羅馬人的一句諺語:快快地逃走,遠遠地避開,遲遲地歸來。

倫敦有成千上萬的人染病去世,他們的屍體來不及掩埋或是找不到健康的人來掩埋,只能被堆砌在街頭。僅1665年7月到9月,倫敦4萬人口的死亡率已經達到1/10。劍橋大學宣佈停課,學生遣返回家。牛頓也回到位於荷爾澤普的鄉下莊園。此後長達18個月的時間裡,牛頓身處莊園的某個小小房間,不用擔心時間,不用被上課這樣的瑣事煩擾,專注徜徉在思想的海洋。

1665年5月,牛頓的一本筆記中最早記載了“流數”的相關內容,“流數”或“流動的量”由牛頓定名,也就是我們現在說的微積分(也有爭議認為先發現微積分的是萊布尼茨)。微積分的應用範圍極為廣泛,極大地推動了數學的學科發展。

砸在牛頓頭上的,除了蘋果還有鼠疫

牛頓的家鄉荷爾澤普的莊園

“蘋果從樹上掉下來砸到牛頓的腦袋,讓他開始思考引力的原理”,這個故事充滿戲劇性,流傳甚廣但更像是杜撰。1666年在荷爾澤普莊園,牛頓開始根據開普勒定律進一步推論,後來提出了其對科學最偉大的貢獻——萬有引力定律。這個定律也適用於宇宙空間。牛頓把思想的觸角伸向太空,開始思考月亮的軌道問題、地心引力的大小與距離的變化關係等問題。

同時進行的還有光學領域的研究,1664年,牛頓還沒有畢業時就對月暈進行了觀察和測量。1666年,他一直在鑽研磨製非球面的其他形狀光學透鏡,最終得到一個三角稜鏡,用來試驗著名的顏色現象。這時期他腦海裡第一次產生了光譜的概念。

在荷爾澤普宅第那個與世隔絕的小屋裡,牛頓遮住所有的門窗,在百葉窗上開一個小洞,光線很快就通過稜鏡折射到對面的牆壁。起初他只把這個當作一種消遣,很快他發現,太陽光通過稜鏡發生了變化,從稜鏡射出的光已不再是白色,而是一束由各種顏色光組成的光帶,每個顏色朝向略微不同的方向,每個顏色的光束都有自己特定的波長,牛頓小屋的牆壁上出現了光譜。

在莊園小屋隔離的18個月,牛頓從未停止思考和研究,即使最初只是出於好奇進行的某種思考或實驗,都成為他之後研究的重要資料和理論基礎。


分享到:


相關文章: