清華吳國盛:信仰上帝又沉迷鍊金術的牛頓,如何成最偉大科學家?

看點:1665年,倫敦瘟疫大爆發,傳說牛頓居家隔離時看見蘋果落地,發現了萬有引力。信仰上帝又沉迷鍊金術的牛頓,如何成為最偉大的科學家?瘟疫之年究竟是不是牛頓的奇蹟之年?

4月16日19點,著名科學史家、清華大學科學史系主任吳國盛教授在“人文清華雲講壇”登壇講授《瘟疫之年:重新認識牛頓》,指出牛頓並不是在瘟疫之年發現萬有引力定律,牛頓也不是牛頓主義者,而是最後的魔法師。而他終身未婚,並非完全因為沉迷於科研,很有可能是因為存在同性戀傾向。

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人類歷史上最偉大的科學家

吳國盛教授指出牛頓之所以成為最偉大的科學家,源於他的傑出貢獻,在數學領域,他發明了微積分和二項式定理;在力學領域,他發現牛頓三定律;在天文學領域,他發現了萬有引力定律;在光學領域,他發現白光是複合光,併發明瞭反射式望遠鏡。連愛因斯坦都說:“在他以前和以後,都還沒有人能像他那樣決定著西方的思想、研究和實踐的方向。”

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瘟疫之年真的是奇蹟之年嗎?

1665年-1666年,倫敦爆發大瘟疫,牛頓離開劍橋回到故鄉。在老年牛頓的自述、《自然哲學的數學原理》第三版主編彭伯頓的敘述、伏爾泰的敘述以及牛頓傳記作者斯圖克利1752年的回憶中都說他在1666年發現了萬有引力定律。這些導致“蘋果神話”流傳了幾百年,世人都認為24歲的牛頓從蘋果下落悟出了萬有引力。但吳國盛教授指出這些敘述都源自牛頓自己,牛頓製造“蘋果神話”有特別意圖。事實上,牛頓真正發現萬有引力定律,是在1685年-1686年之間。

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從天球宇宙觀到萬有引力宇宙觀

吳國盛教授強調偉大的思想都有歷史的淵源,萬有引力定律其實是牛頓對前人科學思想的發展。

繼哥白尼和開普勒發展出日心天文學之後 ,17世紀的超級天才、新物理學的鼻祖法國人笛卡爾,進一步打破了古希臘天球宇宙的概念,提出了渦旋宇宙說,指出宇宙由物質和運動構成,運動自我維持、數量守恆。將蘋果與月亮相提並論是笛卡爾的思想,並非牛頓原創。

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早期的牛頓深受笛卡爾影響。從1665年的瘟疫之年至1669年,牛頓推導出了離心力公式和平方反比公式,但他對地表重力的計算結果出了問題,因此他將引力問題擱置,仍然接受渦旋理論。

1667年-1684年,牛頓最主要的精力投入了鍊金術實驗,排在他興趣第二位的是聖經年代學研究,在此之餘,他做了光學實驗和微積分的發明與完善。受鍊金術思想影響,牛頓越來越相信作為超距作用的萬有引力的存在。笛卡爾認為宇宙由無數的渦旋微粒組成,蘋果落地、月亮繞地球轉動,都是大量微粒碰撞的結果。而牛頓的萬有引力是個超距作用,即兩個物體之間即使隔著遙遠的距離,不接觸也能發生作用。

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1684年,哈雷拜訪牛頓,詢問行星軌道是何種曲線,點燃了牛頓的熱情,1684年8月-11月,牛頓嚴格證明了橢圓軌道需要平方反比引力。1686年-1687年,牛頓嚴格證明了球體引力公式,並發表了《自然哲學的數學原理》。在這本書中,他提出了牛頓三定律和萬有引力定律,嚴格證明了不存在笛卡爾式的渦旋宇宙,否則開普勒定律就不能成立,並構造了新的天體體系。萬有引力定律使得自由落體、潮汐、開普勒定律、歲差等許多現象能夠被合理解釋。由此,新的天文學終於有了堅實的物理基礎,對古代科學的整體替代終於完成,牛頓成為科學革命的完成者。吳國盛教授表示牛頓物理學成了近代科學的典範,所提供的世界觀和方法論至今基本沒有被改變,其他學科都在向牛頓物理學看齊。能夠建立科學的標準,恰恰是牛頓最牛的地方。

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為什麼是牛頓

為什麼是牛頓發現了萬有引力定律?

吳國盛教授指出首先是因為牛頓生在一個偉大的時代、並且是站在笛卡爾等巨人的肩膀上做研究。其次牛頓擁有超凡的數學能力和實驗能力。

第三,獨特的宗教信仰和認識論對牛頓的研究影響深遠。笛卡爾的上帝是唯理論的上帝,即上帝以高超的能力創造了一個理性宇宙,這樣的世界人們只需要通過理性的方式認識就可以了。牛頓則相信唯意志論的上帝,即上帝的全知全善全能不在於他是否理性,而在於他能否自由揮灑意志,任何理性的構造都可以被上帝隨時打破。面對唯意志論的上帝,人們認識世界的唯一方法是經驗,通過對經驗進行歸納總結,來揣摩世界的規律。牛頓萬有引力的發現過程,實際是總結了大量物體運動的現象後再進行數學歸納。所以,牛頓能夠提出和笛卡爾不一樣的宇宙體系。

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牛頓不是一個牛頓主義者

雖然牛頓發現了萬有引力定律,但他並不相信引力是物體固有的,也不認為單憑引力可以維持太陽系的穩定性,而是認為引力可能是上帝之手在起作用。因此吳國盛教授提醒大家,牛頓本人並不是一個牛頓主義者。在牛頓看來,宇宙一半是機械的,一半是微妙的,歸根結底由上帝來解釋。

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為什麼製造“蘋果神話”

最後,吳國盛教授指出三個原因促使牛頓在晚年製造“蘋果神話”。

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首先優先權之爭貫穿了牛頓的一生,牛頓就光學問題、萬有引力定律問題與胡克爭論不休,在微積分問題上與萊布尼茨爭奪發明權。因此他在晚年拋出“蘋果神話”,以顯明自己優於其他對手。

製造這個神話,也和他自戀自大的個性有關。

第三個原因,是為了掩蓋引力概念的鍊金術起源。1936年,著名的經濟學家凱恩斯發現了牛頓手稿,經過研究發現,牛頓並不是理性時代的先師,而是最後的魔法師,他小心掩蓋著他的鍊金術活動與自己反對三位一體的異端信仰。


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