文/張九慶(中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院)
牛頓是科學(xué)史上一個最重要的科學(xué)家,因為在數(shù)學(xué)、物理學(xué)和天文學(xué)方面的偉大建樹,被眾多的科學(xué)家排行榜列為首位。有人把他排在影響整個人類發(fā)展歷史進程的100人中的第二位,在穆罕默德之后、耶穌基督之前。牛頓作為一個偉大人物,可能是擁有傳記最多的一位科學(xué)家。
牛頓傳記的演變
首先為牛頓寫出最有影響的回憶錄的人可能有兩位,一位是他的侄女婿康迪特(J·Conduit),另一位是他的朋友、同是皇家學(xué)會會員的斯圖克利(W·Stukeley)??档咸厥菓?yīng)法國皇家科學(xué)院的豐特內(nèi)爾(B·B·Fontenelle)之邀,于1727年寫成牛頓回憶錄的(不過到了1806年原文才正式發(fā)表)。這篇回憶錄經(jīng)由豐特內(nèi)爾的進一步整理加工成《牛頓的頌詞》,以法文發(fā)表在《歷史與回憶》一書中,1728年后被譯成英文。康迪特和豐特內(nèi)爾共同完成的紀(jì)念文章雖然很短,但其包括了故事和趣事片斷的寫法,以及對牛頓數(shù)學(xué)和光學(xué)貢獻(xiàn)的客觀描述,奠定了以后很多傳記作品的基礎(chǔ)。一些關(guān)于牛頓的性格、晚年生活的方方面、疾病、死亡和葬禮的分析都來自這篇文章。關(guān)于牛頓觀察蘋果啟示出萬有引力的傳說也出現(xiàn)在康迪特的文章里,據(jù)說這個傳說出自牛頓自己之口,可能是他對侄女說的,也可能是他對斯圖克利說的。斯圖克利大概是在17世紀(jì)20年代完成其傳記作品《牛頓生活回憶》的,記錄了與牛頓交往的親身經(jīng)歷和感受。這篇文章同樣記錄了牛頓與蘋果的神話故事。這兩篇文章成為我們了解牛頓晚年生活的最重要的原始資料。第一篇由英國人撰寫并發(fā)表的牛頓的傳記是伯奇(T·Birch)寫的,1738年發(fā)表在《歷史與評論大辭典》里。這篇傳記包含了牛頓與別人的通信的片斷,人們由此可以了解牛頓在成名之前的思想和行為。牛頓作為一個單獨的詞條,于1760年出現(xiàn)在不列顛大百科全書的第五版里,撰稿者為匿名。1778年,意大利人弗瑞塞(P·Frisi)首次完成了大致可以成書的長篇傳記《牛頓的頌詞》,這篇傳記把牛頓放在時代和社會背景里,認(rèn)為牛頓原理的成功與當(dāng)時英國的文化環(huán)境密切相關(guān)。18世紀(jì)最后一篇牛頓傳記出現(xiàn)在《數(shù)學(xué)與哲學(xué)辭典》中,詞條作者為數(shù)學(xué)家哈頓(C·Hutton)。像這些文章題目暗示的那樣,18世紀(jì)里的牛頓是一個神圣的、沒有瑕疵的、天才的科學(xué)家。
從19世紀(jì)開始,牛頓的名聲開始動搖。隨著時間的推移,人們期待更為豐富的牛頓的歷史傳記。一些作家公開譴責(zé)牛頓的唯一神論觀點,牛頓對微積分的貢獻(xiàn)也不得不分給萊布尼茲,牛頓與其他科學(xué)家的矛盾也逐漸被披露。法國物理學(xué)家拜沃特(J·Biot)在1821年曾撰文提到,1692年牛頓的疾病曾導(dǎo)致他在一段時間里精神反常。對牛頓最沉重的一擊來自一位天文學(xué)家貝里(F·baily)。貝里是一個天文學(xué)家,在他的1835年的一篇“關(guān)于弗蘭斯梯德(J·Flamsteed)”文章中,首次提到了牛頓與弗蘭斯梯德的不和。貝里還整理出版了弗蘭斯梯德的自傳和書信,表明牛頓遠(yuǎn)不是一個溫和的、忍耐的人,而是一個欺凌弱小者。作為一位著名的天文學(xué)家,弗蘭斯梯德曾完成了《不列顛星表》。貝里研究了弗蘭斯梯德與別的科學(xué)家的通信,發(fā)現(xiàn)牛頓曾利用自己在皇家學(xué)會的地位,通過貶低弗蘭斯梯德的學(xué)術(shù)成就等手段來打擊報復(fù)他,因為他不愿意向牛頓提供有關(guān)觀測數(shù)據(jù),也不積極發(fā)表這些數(shù)據(jù)。在弗蘭斯梯德看來,牛頓多次使用了他的數(shù)據(jù)而未能提到他的貢獻(xiàn)。
在19世紀(jì)里,布魯斯特(D·Brewster)和德?摩爾根(De Morgan)是塑造牛頓形象的兩個重要的人物,前者致力于重新構(gòu)建其對牛頓的英雄崇拜,后者不斷地發(fā)表文章批評前者的過分的英雄崇拜傾向。布魯斯特的《憶牛頓的生活、著作和發(fā)現(xiàn)》出版于1855年,提供了更多的幫助我們理解牛頓的資料。例如,作者第一次詳細(xì)論述了牛頓的光學(xué)貢獻(xiàn);作為牛頓以前天文學(xué)演化的背景,作者也評述了天文學(xué)家胡克的成就。該作品的明顯不足便是作者的主觀性。象很多崇拜型作者一樣,布魯斯特忽略了那些不滿足他心目中的牛頓形象的證據(jù),強化了牛頓的單面人形象,回避了牛頓漫長復(fù)雜的科學(xué)生涯中的那些有爭議的問題。例如,他用較長篇幅討論了牛頓的學(xué)術(shù)研究,卻明顯地忽略了萊布尼茲作為一個獨立發(fā)現(xiàn)者和另辟蹊徑者對微積分的貢獻(xiàn),把萊布尼茲說成是牛頓的后來人,這也是德?摩根批評布魯斯特的重要原因。德?摩爾根是一個數(shù)學(xué)家和邏輯學(xué)家,對數(shù)學(xué)史有很深的了解。他認(rèn)為牛頓對待萊布尼茲比對待弗蘭斯梯德還要不公平。德?摩爾根通過分析牛頓在與萊布尼茲優(yōu)先權(quán)爭論中的表現(xiàn),多次批評牛頓的道德不純潔和人格弱點。不過在19世紀(jì)里,即使承認(rèn)牛頓存在這樣那樣的人格缺陷,也沒有人對牛頓的科學(xué)生涯的評價基礎(chǔ)產(chǎn)生動搖。
對牛頓的進一步徹底解剖發(fā)生在20世紀(jì)40年代以后。1936年,經(jīng)濟學(xué)家凱恩斯(J·M·Keynes)從一個收藏者手里購買了一批有關(guān)牛頓的秘密資料。這批資料包括文件、手稿和筆記本,曾因為“沒有科學(xué)價值”被劍橋大學(xué)在50年前拒絕收藏。通過幾年的研究,凱恩斯在1942年在皇家學(xué)會俱樂部發(fā)表了一次名為“牛頓其人”演說,給出了一個與傳統(tǒng)模式截然不同的牛頓形象,即牛頓不再只是一個科學(xué)家,也是一個醉心神學(xué)和煉金術(shù)的人。凱恩斯在演說中說:“從18世紀(jì)迄今,牛頓被認(rèn)為是現(xiàn)代第一個和最偉大的科學(xué)家,一個理性主義者,一個教會我們依據(jù)冰冷、不摻色彩的原因進行思考的人。我不這樣看他。我認(rèn)為,凡是留意過他包好的箱子里的東西的任何人,都不會這樣看他。那些東西是他1696年離開劍橋時留下的,有些散亂的部分已經(jīng)到了我們手里。牛頓不是那個理性時代的第一人。他是最后一個術(shù)士,最后一個巴比倫人和蘇美爾人,最后一個偉大的心靈,用與那些早在1萬年前就建立我們知識遺產(chǎn)的人同樣的目光,觀察著這個看得見的和充滿智慧的世界。牛頓,1642年誕生于圣誕節(jié)的生下來就沒有父親的遺腹子,是最后一個奇妙的孩童,尋訪初生基督的使者能夠?qū)λ硎菊嬲\的和適當(dāng)?shù)木匆?。?
從此以后,隨著牛頓的這些證據(jù)材料和更多的檔案文件的公諸于眾,牛頓的傳記作者開始有能力來描述牛頓的多面的形象,盡管他們的側(cè)重點各有不同。這個階段的傳記有著明顯的傾向,除了全面描述牛頓的科學(xué)成就、優(yōu)先權(quán)之爭和社會交往活動外,還試圖揭示神學(xué)或者煉金術(shù)對牛頓的生活、科學(xué)的影響及其原因。這些重要的傳記作者包括曼紐爾(F·E·Manuel)、韋斯特福爾(R·S·Westfall)、霍爾(A·R·Hall)、克里斯琴森(G·E·Christianson)、懷特(M·White)、科恩(I·B·Cohen)等。例如,1968年曼紐爾出版了關(guān)于牛頓的心理學(xué)傳記《牛頓的畫像》。傳記分析牛頓的科學(xué)之外的生活的方方面面,并特別用弗洛伊德的學(xué)說對牛頓的性格進行了精神分析。作者認(rèn)為,牛頓的天才成就及其性格的形成與他未曾見過父親和母親改嫁的幼年創(chuàng)傷密切相關(guān)。韋斯特福爾是當(dāng)代最重要的牛頓研究者和17世紀(jì)歐洲科學(xué)史研究者之一,1983年他因為《永不歇息:牛頓傳》被美國科學(xué)史學(xué)會授予菲澤獎。他的這本傳記被認(rèn)為是牛頓的標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威傳記。作者不回避關(guān)于牛頓的有爭議的問題,在詳細(xì)描述牛頓的科學(xué)生涯和個人生活中,勾勒了牛頓作為科學(xué)家、哲學(xué)家、神學(xué)家、煉金術(shù)士、皇家學(xué)會會長、造幣廠廠長的復(fù)雜一生。1984年克里斯琴森出版了《在造物主面前:牛頓與他的時代》,重點描述牛頓的神學(xué)觀點對其一生的影響。正如書名所暗示的,作者給讀者傳達(dá)這樣的觀點:牛頓抱有強烈的信念,相信科學(xué)(自然哲學(xué))必須用來展示自然世界前造物主的持續(xù)出現(xiàn),除非上帝改變地球的運動,地球的未來和其上的生物的未來都被打上了神的烙印。最近的一本傳記是懷特1997年出版的《牛頓:最后的巫師》,作者把重點放在解釋牛頓進行煉金術(shù)的原因以及煉金術(shù)對他科學(xué)工作的影響上面。作者得出的一個重要結(jié)論是:牛頓對煉金術(shù)的研究對他的科學(xué)上的重要發(fā)現(xiàn)是很關(guān)鍵的,他的煉金術(shù)和他的科學(xué)緊緊相連。
對歷史人物及其成就的評價和解釋無不打上歷史的烙印。18世紀(jì)的視角不同于20世紀(jì)的視角,傳記作者下的牛頓形象經(jīng)過了200多年的演變。毫不奇怪的是,那個純粹的、高尚的、透明的、單面的科學(xué)天才不見了,一個集多種身份和多重性格于一生的科學(xué)天才站在我們面前。正如霍爾所說,“學(xué)術(shù)的回報,一個沒有掩飾的牛頓形象,除了滿足于表露真相的渴望,使得他的偉大和顯著的智慧比以前任何時候更好地被理解?!被蛘呦罂死锼骨偕裕澳慵葻o法了解也無法同情一個人,除非分享他的脆弱與堅強,他的失敗與成功?!?
牛頓的蘋果與傳記中的神話
1666年夏天某個涼爽宜人的傍晚,在英格蘭林肯郡伍爾斯索普,一個年輕人,走進自家的花園里,坐在一棵蘋果樹下,開始繼續(xù)埋頭思考多少天來迷惑不解的問題。當(dāng)他緊鎖眉頭的時候,一只歷史上最著名的蘋果掉下來,打在23歲的牛頓的頭上,無疑牛頓感到了一陣疼痛,但更多的是驚喜。牛頓正苦苦思索的問題是:什么力量使月球保持在其環(huán)繞地球運行的軌道上,以及使行星保持在其環(huán)繞太陽運行的軌道上?而這只打中他腦袋的蘋果使他找到了問題的答案——引力理論。正是蘋果催生的萬有引力,奠定現(xiàn)代科學(xué)的基礎(chǔ)。
這是科學(xué)中的典型的神話故事。牛頓的蘋果和阿基米德的浴缸、愛因斯坦的質(zhì)能公式E=mc2、凱庫勒的蛇等,成了科學(xué)神話故事的象征物。
牛頓的傳記作家會相信這個神話嗎?大部分作者處于一種半信半疑的矛盾心理。例如,韋斯特福爾相信的基本事實是,“牛頓在比較月球的離心力和重力時,腦子里一定是有某種想法的,有充分理由相信是落下的蘋果誘發(fā)了這種想法?!?;但是他反對將這個傳聞的作用夸大,“這一軼聞將蘋果與知識相聯(lián),就如同將猶大與耶穌相連,他能重復(fù)流傳也不足為怪。……這種傳聞將萬有引力庸俗成了一個閃念,而閃念是不可能形成科學(xué)傳統(tǒng)的。朗格朗日并不因為牛頓有這一閃念而稱他為歷史上最幸運的人;萬有引力也沒有在牛頓開始努力時就呈現(xiàn)給他?!睂嶋H情況是,“他猶豫過,掙扎過,暫時受過挫折,因為這個工作很復(fù)雜——單是在力學(xué)領(lǐng)域就足以令人頭疼,而整個內(nèi)涵更使其復(fù)雜性增加許多倍”。 而在懷特看來,蘋果故事完全是虛構(gòu)的,虛構(gòu)的目的在于掩飾這樣一個事實:不是蘋果而是牛頓的煉金術(shù)研究促進了牛頓的引力理論研究,“各種版本的故事的共同特點是他們直接源自牛頓,因此我們只能信以為真?;蛟S,1666年夏季的某一天,牛頓確實坐在了蘋果樹下,看到了蘋果的下落,與其他多種因素一起,激發(fā)了他的理論。但是蘋果的故事更有可能是后來編造的,至少是一種為設(shè)計一個特別的目的——壓制牛頓引力理論的靈感來源于他同時進行的煉金術(shù)工作的事實而進行的夸張?!?nbsp;
當(dāng)科學(xué)家被描繪成向上帝盜取火種的普羅米修斯時,各種給與普羅米修斯的靈感啟示的圣物也由此產(chǎn)生。一方面,這個圣物的產(chǎn)生來自于科學(xué)家自己,他們?yōu)榱俗C明天才只是某些個人的獨特行為。“普羅米修斯式的風(fēng)格的例子更是不勝枚舉,從高斯(Gauss)(‘如同靈光一閃,謎團解開了’)到物理學(xué)家特斯拉(Tesla)(‘想法如閃電般地?fù)糁辛宋?,轉(zhuǎn)瞬之間,真相大白了’),中間還有電子記賬卡的發(fā)明者羅蘭?莫雷諾(Roland Moreno),他承認(rèn)想法的產(chǎn)生是在‘一個早晨,從睡夢中醒來,點燃一根大麻煙時’,還有英國數(shù)學(xué)家克里斯托夫?塞曼(Christopher Zeeman):‘……這夜稍晚些時候,我是坐在馬桶上。就在那時靈感就像炸彈一樣地?fù)糁辛宋??!?另一方面,圣物出自他人的杜撰,目的是讓他們心目中的科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)故事更加引人入勝和簡單易懂,畢竟這些新發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)生過程在很多人看來是難以搞清楚的,因為圣物為普通人到達(dá)理論提供了捷徑。“在不能了解一個新理論的來龍去脈的情況下,人們滿足于抓住背景、次要部分,在個人的小博物館里將它視為圣物。這樣人們就避免理解更多;他們用一個護身符使自己免受覬覦他們的形而上學(xué)的折磨。而且同時將浴缸、蘋果和數(shù)學(xué)方程式上升為所揭露真理的通靈物,就像古代國王讓人在他們的墓地里放的物品一樣,確切表明這是一場一流的安葬:人們將偉大的人物或新的觀點列為圣品。”
作為煉金術(shù)士的牛頓
從歷史來看,煉金術(shù)士并不是一個簡單的貶義詞,實際上煉金術(shù)本身具有多層含義。
科學(xué)意義上的煉金術(shù)是把廉價金屬轉(zhuǎn)換成為貴金屬的方法或者制造出為人類服務(wù)的長生不老藥,即化學(xué)上的物質(zhì)轉(zhuǎn)換的技術(shù)。早期的煉金術(shù)士是古希臘時期的工匠,有雄厚的技術(shù)功底。他們接受了亞里士多德的觀念,即一種物質(zhì)在和別的元素結(jié)合時會喪失其全部特性,變成嶄新的物質(zhì),因此,金屬中那些廉價、不夠完善的金屬,經(jīng)過一段時間的處理,就會變成盡善盡美的黃金。煉金過程要求制造大量的設(shè)備,也要求各種試藥,這和現(xiàn)代意義的化學(xué)實驗沒有兩樣。在中國和印度流行的煉丹術(shù)也和醫(yī)學(xué)結(jié)合起來。到了17世紀(jì)左右,科學(xué)意義上的煉金術(shù)一步步地發(fā)展成現(xiàn)代化學(xué),煉金術(shù)士變成了化學(xué)家。
宗教意義上的煉金術(shù)是對上帝通過物質(zhì)轉(zhuǎn)變方式創(chuàng)造世界的思索,煉金術(shù)一直伴隨著占星術(shù)和占卜學(xué)等一起流行。大約到了公元四世紀(jì),神秘主義開始走向高潮。他們把賤金屬經(jīng)由消失、再現(xiàn)、完善而轉(zhuǎn)化成黃金的過程同人類靈魂的死亡、復(fù)活和臻于完善的過程聯(lián)系起來并加以發(fā)揮,結(jié)果把煉金術(shù)變成了晦澀難懂、充滿臆測的符號體系,煉金術(shù)士成為巫師。但它受到了傳統(tǒng)的宗教勢力的打壓,因為神創(chuàng)世界是宗教教義的基本內(nèi)容。
江湖意義上的煉金術(shù)則把煉金術(shù)變成了騙人的職業(yè)。一些煉金術(shù)士陷入了幻術(shù)和騙術(shù)的泥坑,蛻變成無恥之徒,沉溺于騙人的勾當(dāng),偽稱他們會變出黃金,以便騙取錢財,因此使得煉金術(shù)變得聲名狼藉遭人唾棄,煉金術(shù)士更是變成了騙子的代名詞。
不同意義的煉金術(shù),誘惑了許多不同目的和心智的人,也造就了復(fù)雜的煉金術(shù)士群體。
牛頓進行過煉金術(shù)研究,既不是在他生命的晚年,也不是作為簡單的業(yè)余興趣,而且牛頓花在煉金術(shù)上的時間似乎并不亞于他花在數(shù)學(xué)和物理上的時間。牛頓在科學(xué)生涯的后期中斷了神學(xué)研究,也沒有中止煉金術(shù)研究。這些在兩本傳記都得到了證實和描述。事實上,與牛頓同時代并對牛頓產(chǎn)生過影響的摩耳、巴賓頓、巴羅、波義耳等人都曾癡迷于煉金術(shù)。
牛頓對煉金術(shù)的研究開始于大學(xué)時代。牛頓在他的房間后面,也就是在劍橋大學(xué)大門口與三一學(xué)院禮拜堂之間的花園里,設(shè)立了一個進行光學(xué)和煉金術(shù)實驗的實驗室?;瘜W(xué)實驗比起光學(xué)實驗要費事費時得多,牛頓常常徹夜守在爐火旁,直到一次實驗完成。牛頓在研究過程中,并不是完全孤立的,他參加了當(dāng)時煉金術(shù)活動的核心團體“哈特立布圈子”的一些活動,牛頓更和其中的最著名的人物波義耳有過交流。
牛頓的興趣在合金上,特別是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)以及相結(jié)合的力。牛頓在《光學(xué)》 一書中記錄了關(guān)于煉金術(shù)的一些疑難問題,這些記錄是他生前公開過的極少部分資料。在未曾公開的筆記里,有很多煉金術(shù)的文獻(xiàn),還有關(guān)于火焰、蒸餾、由礦石中提取金屬,以及許多物質(zhì)和它們的反應(yīng)的煉金術(shù)實驗的記載。
盡管煉金術(shù)的終極目的在于煉金,牛頓晚年對財富也不無興趣,但是在牛頓留下的煉金術(shù)遺稿中,絲毫沒有表現(xiàn)出他對金子和財富的興趣。
按照韋斯特福爾的說法,牛頓的目的是為了找出某種關(guān)于物質(zhì)變化的通用的技藝,一種真理。也就是說,煉金術(shù)中存在的真理才對牛頓有著吸引力。因此,韋斯特福爾對牛頓的煉金術(shù)研究是持肯定態(tài)度的。
而懷特則認(rèn)為韋斯特福爾抬高了牛頓的動機,牛頓研究煉金術(shù)是他的自大心理在作祟。牛頓相信在那些卷軼浩繁的煉金術(shù)文獻(xiàn)中存在著打開知識大門的鑰匙。他害怕如果自己不竭盡全力的話,別人會搶在他的前面獲得成功,找到點金石。牛頓的這種自大心理也體現(xiàn)在他與胡克、萊布尼茲等人的優(yōu)先權(quán)爭斗中。
一個更為綜合的說法是,牛頓研究煉金術(shù)、神學(xué)如同他探究數(shù)學(xué)、天文學(xué)、光學(xué)、力學(xué)等一樣,是為了尋找一種能夠統(tǒng)一揭示宇宙秘密的自然哲學(xué)。
牛頓在物理上最著名的發(fā)現(xiàn)是萬有引力定律。流行的傳說是,牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的靈感來源于一只下落的蘋果。當(dāng)然,這樣的傳說在這兩本傳記中都沒有得到認(rèn)可?,F(xiàn)在看來,一時觸發(fā)的靈感至少經(jīng)過了將近二十年的努力——文獻(xiàn)參考、數(shù)學(xué)運算、試驗印證、同行競爭等等,牛頓才得到了實質(zhì)性的成果。在這些努力中,牛頓的煉金術(shù)研究對此有沒有貢獻(xiàn)呢?
韋斯特福爾沒有做出正面的回答,但他分析了牛頓的哲學(xué)思想的矛盾。牛頓的物理學(xué)信奉的是機械哲學(xué):物質(zhì)具有慣性,物質(zhì)的運動由其機械學(xué)原理來解釋;而煉金術(shù)則認(rèn)定物質(zhì)中存在活性成分,牛頓可以借此來完善自己的機械哲學(xué)。這種矛盾似乎否定了牛頓的煉金術(shù)研究與他的物理學(xué)之間的直接關(guān)聯(lián)。
懷特給出的答案則是肯定的。他認(rèn)為,牛頓正是在成功制造的軒轅十四銻的實驗中,發(fā)現(xiàn)了吸引力,因為這個銻合金的晶體形狀是:一顆星在中心,光線(力線)向這個中心匯聚,這對他最終領(lǐng)悟出萬有引力做出了沒有預(yù)料到的貢獻(xiàn)。這種解釋與蘋果傳說一樣難以令人相信。懷特更為大膽的結(jié)論是,煉金術(shù)的發(fā)氣原理和超距作用,更是融入到了牛頓的頭腦之中,使他擺脫了以太的束縛,逐漸形成了重力的概念。
無論動機和目的如何,也無論他的煉金術(shù)研究是否有益于他的其他科學(xué)研究,有一點是可以肯定的,即使按照現(xiàn)代科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn),牛頓進行的主要是科學(xué)意義上的煉金術(shù)——化學(xué),盡管由于他有時無法洞穿籠罩在其中的迷霧,摻雜著一些宗教的思想。
科學(xué)史家丹皮爾在《科學(xué)史及其與哲學(xué)和宗教的關(guān)系》中給了牛頓很高的評價。他認(rèn)為,牛頓對于化學(xué)的見解遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時的化學(xué)家。例如,牛頓認(rèn)為火焰與蒸汽不同的看法比亞里斯多德關(guān)于火是四元素之一的說法和當(dāng)時化學(xué)家用鹽、汞、硫三原質(zhì)來解釋物質(zhì)的見解,更接近于現(xiàn)代的思想?;瘜W(xué)史家亨利?萊斯特在《化學(xué)的歷史背景》一書中也寫道:“在大科學(xué)家中,全盤接受了波義耳化學(xué)思想的,只有牛頓?!?
遺憾的是,即使他有領(lǐng)先的化學(xué)思想,但是牛頓沒有把它成形為公開交流的正式文獻(xiàn),因而他對化學(xué)的貢獻(xiàn)也是微乎其微的。這是科學(xué)史家柯瓦雷等人的結(jié)論。
依據(jù)現(xiàn)代的觀點,我們不能按照職業(yè)來衡量一個人是否科學(xué)家,不能按資格證書來衡量一個人是否科學(xué)家,不能按單位性質(zhì)來衡量一個人是否科學(xué)家,不能按照宗教信仰、性格特征、道德思想等來衡量一個人是否科學(xué)家,而是按照他是否采取了一系列科學(xué)方法進行研究活動來衡量他是否是一個真正的科學(xué)家,按照他是否在專業(yè)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了有科學(xué)價值的論文來衡量他是否是一個成功的科學(xué)家。
大約是在1678年的一個早晨,大火毀掉了牛頓的部分科學(xué)與煉金術(shù)的文獻(xiàn)和整個實驗室,之后牛頓把大部分時間用在了物理學(xué)和數(shù)學(xué)的研究中,并于1684年完成了劃時代的巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》,走上了他作為一個著名科學(xué)家的頂峰。牛頓的晚年脫離了科學(xué)研究,從科學(xué)家轉(zhuǎn)變成了經(jīng)營管理者(造幣廠廠長)、行政管理者(皇家學(xué)會會長),并長時間地陷入了與其他人之間的恩恩怨怨之中。
煉金術(shù)和化學(xué)既有重疊的部分,也有相差太遠(yuǎn)的部分,與其籠統(tǒng)地稱牛頓進行過煉金術(shù)研究,還不如說牛頓進行過粗糙的化學(xué)研究,至少牛頓采用了科學(xué)的實驗方法;與其說牛頓是最后的一個煉金術(shù)士,還不如說牛頓是一個未成功的化學(xué)家,因為他沒有提供給科學(xué)共同體有價值的科學(xué)文獻(xiàn)。
科學(xué)發(fā)現(xiàn)得益于問題
牛頓在科學(xué)上的偉大不像科學(xué)神話中描述的那樣,得益于坐在蘋果樹下冥思苦想中看見蘋果下落時突然迸發(fā)的頓悟,而是得益于對問題的敏感關(guān)注和尋求答案的熱情專注,這一段時間正是他進入劍橋大學(xué)讀書和在劍橋大學(xué)擔(dān)任盧卡斯講座教授的創(chuàng)造奇跡與輝煌的年代。
科學(xué)哲學(xué)家勞丹在《進步及其問題》中把科學(xué)問題分為經(jīng)驗問題和概念問題。自然界中使我們感到驚奇或者需要說明的任何事物構(gòu)成經(jīng)驗問題,由這種理論或那種理論顯示出來的問題則構(gòu)成概念問題??茖W(xué)進步的基本單位是已解決問題(經(jīng)驗的或者概念的),科學(xué)的目的就是不斷擴大其解決經(jīng)驗問題的范圍,不斷縮小反常問題和概念問題的范圍。牛頓從不輕易放過任何問題,既力求解決經(jīng)驗問題,也力求解決概念問題。正如研究歐洲十七世紀(jì)科學(xué)史的美國著名科學(xué)史學(xué)家和牛頓研究的專家、牛頓傳記《永不歇憩》一書的作者韋斯特福爾(Westfall·R)在其著作《近代科學(xué)的建構(gòu)》中所言:“牛頓在整個科學(xué)是特別是17世紀(jì)科學(xué)史上的地位是舉世公認(rèn)的。牛頓的功績是不朽的,他代表了人類智慧的最高成就;而且他同時也對17世紀(jì)科學(xué)的主要流派進行了匯總,解決了當(dāng)時科學(xué)革命中懸而未決的一些重要問題。在解決問題的同時,牛頓的研究成果絕不意味著科學(xué)探索應(yīng)該到此結(jié)束或中斷”。
牛頓上劍橋大學(xué)后最早買的東西是筆記本,以便供他隨時記錄下讀書心得。對他一生影響較大的著作有笛卡爾的《幾何學(xué)》、查爾頓的《生理學(xué)》、伽利略的《對話》和胡克的《顯微學(xué)》等等。他把讀書心得總命名為“哲學(xué)問題表”。當(dāng)然這里的哲學(xué)問題不只是現(xiàn)代意義上的哲學(xué),而是包括自然科學(xué)在內(nèi)的全部知識?!罢軐W(xué)問題表”含有45個小標(biāo)題,涉及到物質(zhì)特性、時間和運動、宇宙的秩序以及感官特征等多方面的內(nèi)容。從這些問題之中選擇有深度的問題,主要集中在數(shù)學(xué)、力學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域,進行求解引導(dǎo)著牛頓在科學(xué)的道路上跋涉,這一方面說明牛頓是“站在巨人的肩膀上”走向科學(xué)的深處的,另一方面也說明他對巨人的著作采取了懷疑和批判的態(tài)度。從讀過的笛卡爾的《幾何學(xué)》他選出了兩個中心問題,即給區(qū)線劃切線和求曲線下的面積,這就是我們現(xiàn)在所知道的微分和積分問題。在繼續(xù)偉大的數(shù)學(xué)難題的同時,他幾乎是平行地進入“哲學(xué)問題表”中的運動與力學(xué)問題和光學(xué)問題。
牛頓需要解決的另一類問題不是直接來自于讀書心得的,而是別人強加給他的,即來自于別人的提問或者與胡克等科學(xué)家之間的科學(xué)爭論。在與胡克的爭論中,牛頓形成了著名的《光學(xué)》的“31個問題”,這些問題概括了1664~1665年間引起牛頓注意的所有重要現(xiàn)象;在求解哈雷提出描寫太陽的行星運動軌跡問題時,牛頓寫出了《論軌道物體的運動》的論文,證明了行星的橢圓軌道問題,并同時證明了開普勒第二、第三定律。
牛頓把所有問題綜合起來給出答案,完成了劃時代杰作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書。這部書的出版不僅使牛頓自己進入到了偉大科學(xué)家的前列,也被稱為是近代科學(xué)史上繼哥白尼的天文學(xué)革命之后的又一次科學(xué)革命。
牛頓說自己是在海邊散步的小孩,隨意中撿到了一些精美的貝殼和卵石,這無疑是牛頓的謙遜說法。如果把科學(xué)領(lǐng)域比喻為沙灘,這些貝殼卵石就深藏在一大堆沙粒和礫石之中。科學(xué)家?guī)е闷嫘娜?,心目中精美的貝殼卵石有著怎樣的特?會在什么地方出現(xiàn)?然后就遵循著自己的問題去求找答案。如果沒有問題,就沒有尋找,更沒有結(jié)果。這個尋找答案的過程就是科學(xué)研究活動中的一個解題的過程。每一個科學(xué)家的真正的科學(xué)生涯都要從提出問題開始,牛頓只是其中的一個典型事例。
科技中國2017年第三期p73-79
地址:中國 北京市海淀區(qū)玉淵潭南路8號 郵編(ZIP):100038
電話(Tel):86-10-58884543 咨詢:webmaster@casted.org.cn 新聞與信息:xxxz@casted.org.cn
版權(quán)所有 中國科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院 備案號/經(jīng)營許可證備號:京ICP備10036465號-11
技術(shù)支持:中研網(wǎng)