小故事 大智慧（1）

谁为 依萨克·牛顿爵士 解惑

依萨克·牛顿（1643—1727）是近代科学史上一颗光芒四射的巨星，科学界的泰斗。牛顿的伟大发现几乎都是在23岁之前完成的，其后的各种工作是完善他的学说。牛顿的巨著《自然科学的数学原理》奠定了近代物理学基础，也使数学成为物理学思想的表述语言。

小时候的牛顿天资聪颖，十分好学。中学时，善于超前学习并喜欢独立思考。牛顿的学习方法No learn(学习 学会)，\\Or study（学习 研究）。当别人还在学代数和平面几何学时候，小牛顿已经偷偷自学完笛卡尔的《解析几何》。有次，在草堆里，小牛顿的舅舅发现他在看书，他舅舅疑惑地询问小牛顿，看什么，小牛顿的回答令舅舅大吃一惊，他说，我在看笛卡尔的《解析几何》。此后，舅舅答应帮助他，并向牛顿的妈妈许诺，经济上资助牛顿完成大学学业，因为牛顿妈妈年轻时守寡，经济上十分窘迫。

在剑桥大学里，牛顿学习非常努力，十分渴望获得各方面的知识。有一年伦敦闹瘟疫，牛顿回到乡下家里。偶然的一天牛顿坐在一颗苹果树下，忽然一个苹果从树上落下，正好砸在牛顿的头上。牛顿想，为什么苹果不是往别的方向落，偏偏往下落呢？牛顿没有放过这灵光一现的机会，而是进行深度思维，联想起之前学习过的开普勒行星运动定律，忽然茅塞顿开：原来是物体之间总是存在着“引力”的结果。牛顿后来用数学公式，把他的发现写出来，就是我们现在见到的“万有引力公式”，用来表达万有引力定律。发现万有引力定律时，牛顿还不到23岁。牛顿能够做出这样伟大发现，一是，能够站在巨人的肩膀上。牛顿之前的开普勒行星运动定律，是用数学公式表达的，但那是个经验公式，而牛顿万有引力公式是建立在理论基础之上的。而万有引力公式能够导出开普勒公式的。二是，牛顿善于深度思维，在现象的背后总要找出本质特征来。

后来，牛顿为了研究炮弹运动规律，发明了“微积分”，这是人类数学史上最伟大的发明。牛顿对光学研究还有杰出的贡献，是牛顿最先发现光是有颜色的。后来的科学家把白光分解开来，取单色光（光谱学）来研究原子内部电子运动，导致量子力学的诞生。

牛顿的时代，科学技术还不发达，用于研究的手段是有限的。牛顿认为时间和空间是各自独立存在的，空间是平直的，呈三维状态。后来科学家把其称为“绝对时空”。二十世纪发展起来的量子力学和相对论，都抛弃了“绝对空间和时间”。

量子力学适用于微观（小）尺度、牛顿力学适用于中观尺度、而相对论适用于宏观（大）尺度而已。有人常说，量子力学或相对论推翻了牛顿理论，其实这是错误的，任何一种理论总是有其适用的范围，超过界线，就要用别的理论来代替。我们今天发射卫星就要用牛顿理论（含公式）来计算。

牛顿到了中年，约45岁左右，离开了令他心怡的科学。令人不解的是，牛顿因为热衷于科学研究而终身未娶，为什么后来会成为铸币厂的厂长。有人解读为牛顿是因为经济利益所驱动。我个人的想法，事实并非如此。牛顿在45岁前后出版了巨作《自然科学的数学原理》，可以说，这是一部集科学研究之大成的巨作，牛顿此时此刻，可能感觉到，已经没有什么可以进行研究的了。令晚年的牛顿陷入苦恼的是：是什么推动了星球运动的？什么是宇宙（星球）的第一推动力？牛顿认为：是上帝。更有人解读为，牛顿的晚年是从一个科学家转变为一个教徒的人生“蜕变”，令人悲哀。牛顿晚年没有受过基督教的洗礼，也就没有成为基督教徒的可能。牛顿发出的感叹很可能类似于西方人那样，经常挂在嘴边，“A，My,God!”（啊，我的上帝）。所以，没有理由就此认为，晚年的牛顿是一个唯心主义者。

现在，又要回归到“第一推动力问题”这个令人难解的问题上。

火箭推进剂在燃烧时，会产生大量的能量，能量转化为动力，动力被一分为二：作用力和反作用力，是作用力推动了火箭飞行的。行星围绕恒星运动是恒星发出的引力作用，而行星要逃逸恒星的束缚，要产生离心力。二种力量的平衡，使行星的椭圆型运动轨迹不至于“崩塌”。一阴一阳之互动是宇宙的最基本法则，不必求助于上帝，这就是我要说的几句话。