牛顿:这位从苹果砸头开始的传奇科学家,曾经是个穷小子。他1643年出生在英国林肯郡一个农民家里,爸爸很早就过世了,妈妈后来改嫁,他就由邻居帮忙照看,吃的苦也不少。不过这些挫折不但没把他压垮,反倒激发了他的好奇心。夜空的星星和风中的麦穗都成了他的天然实验室。牛顿后来总喜欢自嘲说,“别人看见的是贫穷,我看见的是未知”,这也成了他人生道路上的座右铭。 有个关于苹果的传说是大家都听过的,牛顿坐在树下想问题,一颗苹果掉下来正好砸中了他。“为什么苹果不往左边掉也不往右边掉?”这个问题让他灵光一现。虽然这个故事听着挺浪漫的,但确实反映了他做实验的风格——把日常小事都当成实验来做。他后来提出了万有引力定律:万物之间互相吸引,吸引力跟物体质量成正比、跟距离平方成反比。从这以后,行星绕太阳转、海水涨潮退潮、银河系旋转的样子都有了数学解释。 1687年出版的那本《自然哲学的数学原理》是牛顿的扛鼎之作。他用三大运动定律把物质世界说得明明白白:惯性定律、加速度定律、还有作用与反作用定律。这三把钥匙打开了宏观低速世界的大门。工程师用这些定律去造火车,天文学家敢去想宇宙大爆炸。现在只要课本里讲“运动”,总免不了要提到这几条定律——它们早就变成了我们思考问题的公共基础设施了。 除了搞力学,牛顿还喜欢摆弄光线。他在实验室里架起棱镜,把阳光分成了红橙黄绿青蓝紫七种颜色。这发现推翻了中世纪那种“透明就是无色”的老观念,也为后来的光学仪器打下了基础。他还发明了反射望远镜,让望远镜的筒子变短了一半却看得更清楚。人类头一回看清了木星周围的卫星和土星周围的光环——宇宙的模样一下子变得近在咫尺了。 后来牛顿到了剑桥大学教书,结果和德国人莱布尼茨同时发明了微积分。两个人为了争夺谁先发现的这事吵得不可开交。不管是谁先想出的这套“无穷小分析”工具,都让计算面积、速度、密度这些以前算不准的量有了精确的数值。现在不管是做经济学模型还是搞量子场论,微积分都是必不可少的计算引擎。牛顿自己也说过,“要是没微积分,我永远算不清行星的轨道”。 到了晚年牛顿改行干金融了,当上了皇家铸币局局长。他白天拿着放大镜看金属成色防止假币出现,晚上还在琢磨引力的问题。为了防伪他特意在硬币边缘弄出凹凸纹路;为了找长生不老药他又沉迷炼金术。理性思维和神奇幻想这两种东西在牛顿身上居然神奇地结合在了一起——除了是个大科学家他还是个保留着孩子般好奇心的人。 牛顿留下的理论就像一块大石头被后来者一层层地垫高。麦克斯韦用他的理论预言了电磁波;爱因斯坦用它建立了广义相对论;霍金用它探索黑洞的边界。牛顿自己说“我站在巨人的肩膀上”,反过来也可以说没有后来的人巨人也站不住脚。今天当我们抬头看星星、低头测引力、眯眼看光谱的时候都好像在和牛顿打招呼呢。那颗当初砸他脑袋的苹果树虽然早就枯死了,但那颗苹果的影响还在继续改变着世界呢。