牛頓,那場疫情,與他的學術

1665年,英國倫敦。


一場大規模疫情爆發,超過8萬人死於這次瘟疫之中,足足相當於當時倫敦人口的五分之一。該次的疾病後來被確認為是淋巴腺鼠疫,一種由鼠疫桿菌造成並以跳蚤為載體的細菌感染。


這場疫情,前後擾攘大約兩年。宏觀情形,無法預測。未來,不可捉摸。


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牛頓,那場疫情,與他的學術

劍橋大學

1665年10月,劍橋大學評議會投票決定關閉學校。


這一決定對校內每位學生而言都是痛苦的,當然,也包括艾薩克·牛頓。

家鄉伍爾索浦的研究條件是無法與劍橋媲美的。他決定拜訪巴羅教授,試圖一人留下,在實驗室安安靜靜繼續研究。

“你還是暫時離開吧,有些事情無能為力”

“別擔心,在你離開之前,我可以借你些書籍,讓你在回去的日子裡能有所事事”

“另外,我希望你在回去的日子裡可以考慮一下你今後的研究方向,我想這對於你來說是必要的。如果你真遇到有些難解的問題,你可以把他們記錄下來,等瘟疫過後一併回來解決。”

大多無奈現實,給的選項只有一種。牛頓從巴頓教授和圖書館借了許多書籍。一切安頓,踏上驛馬車,開始返鄉。

時光飛逝,初入劍橋已歷5度春秋,猶記得1661年初來乍到時的那份青澀。牛頓望向窗外,這是1665年的深秋,萬物蕭索,平添一份寧靜。5年間變化真是太大了。

直至目前為止,這依然似乎只是一場躲避疫情的無可奈何。

這一年,牛頓23歲

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伍爾索浦的秋天不像劍橋,一切是那麼的熟悉而又親切,卻道天涼好個秋!有那麼一瞬間,牛頓彷彿又回到了在金格斯中學讀書的那段時光。


“媽,這次回來不走了,我就住在家裡”

當牛頓向媽媽問起斯托瑞的近況時,媽媽也知道的不多,一直沒時間去鎮上。她告訴牛頓說,斯托瑞小姐早就出嫁了,成了文森特太太,吃穿不愁。這就是媽媽知道的一切了。有花堪折。

鄉間的平靜生活,劍橋帶回來的豐富書籍,當然最珍貴的也一直在身上的東西是這五年他在劍橋學到的淵博知識與深厚積澱。

冥冥之中,這似乎將不僅僅是一場逃避。

他決心充分利用這段寶貴時間,在這個偏遠、沒有紛爭、沒有喧囂的家鄉,坐一陣冷板凳、下一番苦功夫,把所有思想火花做一次系統的整理並進行下一步研究。這段時間的牛頓,極少出門,偶爾到附近的布斯比散散心。

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數學、力學、光學,千頭萬緒入夢來。

數學,他在大學三年級就成功總結出了二項式定理,並把對數學的研究轉到無窮級數方面。對此,近來有很多零散的新想法。他創造性提出瞭解決運動過程中不斷變化數率的量的求解方法,並將其形象稱為”流數法"(這就是如今微積分的第一步微分過程)


雖然牛頓是數學天才,但數學不是他的目的。牛頓想要的是在前人基礎上更好地探究自然奧秘,嚴謹而言,他到底是一位自然哲學家。但牛頓之所以為牛頓,是因為他比其他自然哲學家看得更清楚:工欲善其事,必先利其器。數學,便是“眾妙之門”。

緣起是力學研究,真正解決的又不僅是力學,牛頓在力學研究中更是抽象出一個空白的數學領域。所謂因果,存乎一念之間。

當然,這不是憑空自生,也無法一蹴而就。巨人肩膀包括笛卡爾創立的解析幾何、沃利斯的《無窮算術》、費爾馬的求函數極值法則、格雷戈的級數極限以及牛頓的老師巴羅教授的光學和《幾何學講義》。

力學,“石子繞著我旋轉是通過線牽引,而太陽給與行星,地球給與月亮的是什麼力呢?”牛頓認為這不是磁力。他考慮到引力,但引力究竟是什麼呢?如何證實其存在呢?他想到了伽利略。月球應當是一個獲得了初速度後,在地心引力作用下不斷向地球做落體運動但又總不會落到地面上的天體。牛頓終於找到這個力就是重力,使行星環繞太陽旋轉和蘋果落地是同一個力。由於受制於數學,牛頓待得微積分理論完善後,

在二十多年後認為該理論無懈可擊後,才在他人勸說下公佈自己的這一理論。

光學,一陣暴雨過後,伍爾索浦整個小村莊瀰漫著泥土的馨香,彩虹在陽光的映射下顯出婀娜身形。笛卡爾在《流星》中關於彩虹的觀點對牛頓多有啟發,牛頓疑惑於赤橙青藍紫的色彩排列。現在的他已經有整套成熟的實驗方法與經驗,是時候揭開謎底了。他講臥室封閉,僅留一方小孔,一線陽光自此洞下,透三稜之鏡,折出長條形光帶,赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色陣列於牆。隨後將七色經透鏡集於一處,復得白光。由此,牛頓發現“色散”現象與“光譜”。不止於此,若經由赤、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色進一步計算,可得七色各自的折射率,產生折射率定律。

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1667年4月,牛頓告別了家人,返回劍橋。兩年光陰匆匆過。等待秋去春來,等待下一次花開,在咫尺的未來。

劍橋在瘟疫結束後,生機又逐漸煥發。


回到寓所,剛放下行李,門鈴響起。

“請進!”

“歡迎回來,剛剛在校門口聽說你回來了,歡迎回來,牛頓先生!”原來是巴羅教授

一番寒暄過後,兩人開始直入正題。牛頓主動談起瘟疫這兩年在伍爾索浦的生活、學習與思考。萬有引力、光學、數學、天文學侃侃而出,洋洋灑灑,際天而來。及至酣處,紙筆齊上,時而站立,時而踱步,在牛頓這兒,時間停頓,只有日月漸移。

巴羅教授耐心地聽著,時而欣然、時而忖度、時而沉思,甚至又很多部分他都感到費解,但唯一能確定的是:

這場疫情,歷時兩年。眼前這位牛頓,已然登堂入室,學識飛漲,自成體系!這是力學、光學、數學、天文學盡入胸中,自成宇宙的牛頓,只待那繡口一吐。

這一年,牛頓,25歲。

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這一晚,窗內這位年輕人依舊忘我,窗外群星閃耀。



本文首發於

個人微信公眾號:Diaoer1997

名稱:刁堡


參考文獻:

[1]《牛頓傳》(語文新課標課外必讀第四輯)

閒談:總的來說,是一次打亂順序的“抄襲”。不過還是特別喜歡物理書一個單元封面的一段話,忘了是必修幾:

“藏在原子內心的,是宇宙結構的秘密。”——諾貝爾物理學獎獲得者格拉肖


牛頓,那場疫情,與他的學術

明月如霜,好風如水

清景無限。


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