一、牛頓發(fā)明了什么

1、牛頓發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡,也稱(chēng)牛頓望遠(yuǎn)鏡。

2、牛頓提出萬(wàn)有引力定律、牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律,奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn),并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。

3、在光學(xué)上,牛頓基于對(duì)三棱鏡將白光發(fā)散成可見(jiàn)光譜的觀察,發(fā)展出了顏色理論。

4、在數(shù)學(xué)上,牛頓與戈特弗里德·威廉·萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽(yù)。因此牛頓也被人稱(chēng)之為“微積分之父”。

5、牛頓系統(tǒng)地表述了冷卻定律,并研究了音速。

6、在經(jīng)濟(jì)學(xué)上,牛頓提出金本位制度。

二、牛頓人物軼事

在中小學(xué)教科書(shū)中,學(xué)生們肯定不止一次接觸到牛頓這一非同凡響的名字。正如人們所熟知的那樣,他是英國(guó)偉大的物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家,提出過(guò)萬(wàn)有引力定律、力學(xué)三大定律、白光由各色光組成的理論,并開(kāi)創(chuàng)了微積分學(xué),等等。

在邁克爾·懷特所著的《100位杰出人物》一書(shū)中,艾薩克·牛頓(1642～1727年)被列為最具影響力人物之第二,排在穆罕默德之后,耶穌基督之前。他之所以能夠獲得如此殊榮,當(dāng)然是因?yàn)樗麑?duì)科學(xué)發(fā)展的杰出貢獻(xiàn)。

人們往往傾向于把科學(xué)史上具有劃時(shí)代意義的偉大科學(xué)家看作是品德高尚的天才和圣人,無(wú)數(shù)榮譽(yù)和光環(huán)圍繞著他們,使人們難以了解他們作為普通人的真實(shí)性情。新近出版的《牛頓傳:最后的煉金術(shù)士》,通過(guò)大量翔實(shí)的資料和原始檔案,還原了一個(gè)真實(shí)的牛頓。

這位站立在巫術(shù)終結(jié)和科學(xué)興起的歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)上的天才,通過(guò)對(duì)未知世界永無(wú)止境的探索,使他成為有史以來(lái)最偉大的科學(xué)家之一,也使他將自己一生中更多的精力花費(fèi)在煉金術(shù)上,牛頓總共留下50多萬(wàn)英文單詞的煉金術(shù)手稿和100多萬(wàn)單詞的神學(xué)手稿,而這些工作與他的科學(xué)發(fā)現(xiàn)很難說(shuō)是毫無(wú)關(guān)聯(lián)的。除此之外,他還專(zhuān)門(mén)研究過(guò)治療想像中他所患疾病的藥物。

此書(shū)作者基于科學(xué)發(fā)生學(xué)的視角,提出了牛頓癡迷煉金術(shù)與奠立近代科學(xué)基礎(chǔ)之間的重大關(guān)聯(lián)。他借助牛頓遺留下來(lái)的重要信件和從未發(fā)表過(guò)的筆記,闡釋了牛頓從事煉金術(shù)和神學(xué)研究對(duì)于他發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力,以及后來(lái)進(jìn)行的統(tǒng)一場(chǎng)論研究的作用。

值得一提的是,直到1936年,牛頓真實(shí)的另一面才逐漸顯露出來(lái),而這要?dú)w功于20世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)學(xué)大師、牛頓研究者約翰·梅納德·凱恩斯。當(dāng)時(shí)有一批牛頓遺留下來(lái)的文件在蘇富比拍賣(mài)公司拍賣(mài),這些文件是大約50年前由劍橋大學(xué)所接受的捐贈(zèng)中被認(rèn)為“不具科學(xué)價(jià)值”的一部分收藏品。結(jié)果,凱恩斯在拍賣(mài)中購(gòu)得這批文件。

凱恩斯在研讀這批從未向世人公布過(guò)的秘密文件后,于1942年在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)發(fā)表演說(shuō),將歷史上這位最著名和最崇高的科學(xué)家描繪成一個(gè)受到爭(zhēng)議的性格偏執(zhí)者。

凱恩斯對(duì)牛頓的重新評(píng)價(jià)值得我們正視和思考:“從18世紀(jì)以來(lái),牛頓一向被認(rèn)為是第一個(gè),也是最偉大的近代科學(xué)家,是一個(gè)理性主義者,他教導(dǎo)我們作出冷靜的思考和無(wú)偏的推理。可是現(xiàn)在我要說(shuō),我不認(rèn)為如此,我不認(rèn)為任何人在看完那一箱文件之后,還會(huì)把他看成是那樣一位道德高尚的偉人。”

萊布尼茨和牛頓各自獨(dú)立地創(chuàng)造了微積分,盡管牛頓發(fā)現(xiàn)微積分要比萊布尼茨早若干年,但他很晚才出版自己的著作。于是,誰(shuí)是微積分的第一創(chuàng)造者,成了當(dāng)時(shí)科學(xué)界爭(zhēng)吵的一件大事。牛津大學(xué)教授基爾在<哲學(xué)通報(bào)>上發(fā)表一篇討論離心力的文章,文中把發(fā)明微積分的主要功勞記在牛頓名下,同時(shí)也提到了萊布尼茲。<哲學(xué)通報(bào)>到達(dá)萊布尼茲手上,立即惹怒了他。

萊布尼茲寄信給皇家學(xué)會(huì),要求收回那種說(shuō)法。當(dāng)萊布尼茲在<教師學(xué)報(bào)>上寫(xiě)了一篇評(píng)論,嚴(yán)厲批評(píng)牛頓的工作時(shí),立場(chǎng)堅(jiān)定的爭(zhēng)論就開(kāi)始了。萊布尼茲使用的外交手段,是把自己隱藏在無(wú)所不知的編輯名義下,匿名寫(xiě)下這篇評(píng)論的,而<教師學(xué)報(bào)>是萊布尼茲本人在1682年創(chuàng)辦并自任主編的雜志。

那并非一場(chǎng)公開(kāi)的戰(zhàn)爭(zhēng),萊布尼茲一方面在大眾面前贊揚(yáng)牛頓,一方面唆使別人,特別要約翰伯努利寫(xiě)信攻擊牛頓來(lái)為他辯護(hù),伯努利照他的意思去做,沒(méi)有在信上署名。萊布尼茨請(qǐng)求英國(guó)皇家學(xué)會(huì)予以裁定,而作為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)的牛頓指定了一個(gè)公正的委員會(huì)來(lái)審查,皇家學(xué)會(huì)發(fā)表結(jié)論,正式譴責(zé)萊布尼茨剽竊。

至于牛頓為什么癡迷于煉金術(shù),我們要考慮他所處的時(shí)代背景.在17世紀(jì),煉金術(shù)和化學(xué)摻雜在一起,因?yàn)檫@時(shí)的化學(xué)還沒(méi)有從煉金術(shù)中脫離出來(lái),一個(gè)人要想研究化學(xué)而不接觸煉金術(shù)是不可能的。因?yàn)闆](méi)有人可以找出一本17世紀(jì)的沒(méi)有煉金術(shù)內(nèi)容化學(xué)著作。

而牛頓對(duì)于化學(xué)一定充滿(mǎn)了求知欲。所以他像研究數(shù)學(xué)物理那樣去研究化學(xué),而可以供他參考自學(xué)的書(shū)只有煉金術(shù)著作,所以他不得不選擇煉金術(shù)。

其實(shí)試圖把化學(xué)從煉金術(shù)中分離出來(lái)的就是牛頓,因?yàn)樗�曾�?jīng)寫(xiě)過(guò)一本名叫《化學(xué)》的書(shū),后來(lái)在那次大火中被燒毀了,所以他對(duì)化學(xué)的貢獻(xiàn)我們一無(wú)所知。留下的只是他學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些手稿,一些沒(méi)有經(jīng)過(guò)分離的煉金術(shù)資料。

如果我們以今天的眼光來(lái)審視煉金術(shù),我們應(yīng)當(dāng)承認(rèn)它至少帶來(lái)了一些有用的技術(shù)和工具。并且煉金術(shù)可能或多或少地激發(fā)了牛頓的靈感,有助于他在科學(xué)領(lǐng)域中的探索和發(fā)現(xiàn)。

科學(xué)巨人同樣可能走向歧途,他們的人格或個(gè)性也可能存在著這樣或那樣的缺陷,但是他們對(duì)世界文明的貢獻(xiàn)是第一位的,而這些有利于社會(huì)進(jìn)步的探索永遠(yuǎn)不會(huì)被貶低或者忘卻。

三、牛頓被蘋(píng)果砸的故事到底是真是假

故事是假的嗎?

大家耳熟能詳。英國(guó)紀(jì)念牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》300 周年文集的封面用的就是一個(gè)蘋(píng)果。牛頓家鄉(xiāng)的蘋(píng)果樹(shù)還被移栽到世界各地的許多著名學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。

近年來(lái),有很多人把這個(gè)故事歸入了虛假故事里。隨便在網(wǎng)上搜索可以找到很多這樣的文章。例如《那些誤導(dǎo)我們的教科書(shū)故事——牛頓根本沒(méi)被蘋(píng)果砸》這樣說(shuō):“關(guān)于牛頓和他的蘋(píng)果是伏爾泰編的,據(jù)說(shuō)他是聽(tīng)牛頓的侄女說(shuō)的,當(dāng)然牛頓的所有手稿中沒(méi)提到那個(gè)蘋(píng)果�！�

在另一篇《小學(xué)教材里的中國(guó)式虛假故事:華盛頓砍樹(shù),牛頓被蘋(píng)果砸都是假的》里,把牛頓的蘋(píng)果故事與《愛(ài)迪生救媽媽》《地震中的父與子》等虛假故事放在一起,進(jìn)而寫(xiě)道:“牛頓的‘假如我看得比別人遠(yuǎn)一些,是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀�名�?是在他與胡克爭(zhēng)奪萬(wàn)有引力定律的優(yōu)先發(fā)現(xiàn)權(quán)時(shí),為了譏諷胡克而說(shuō)的(胡克是個(gè)駝背和身體扭曲的矮子),顯示了牛頓卑劣的人格�！�

牛頓蘋(píng)果的故事難道是虛構(gòu)的嗎?在小學(xué)教科書(shū)和少兒讀物中描述的這個(gè)故事,雖然有演繹的成分(比如蘋(píng)果砸到了牛頓的頭),但基本內(nèi)容來(lái)自歷史文獻(xiàn)。牛頓雖然并未在他的論著中提到蘋(píng)果的故事,不過(guò)人們?cè)谡�式的科學(xué)著作中一般也不會(huì)講述自己的科研靈感來(lái)源,因此這本身不足為奇。牛頓蘋(píng)果的故事是一些熟悉他的人聽(tīng)晚年的牛頓講述的。

這個(gè)故事最著名的講述者是法國(guó)啟蒙哲學(xué)家伏爾泰(Voltaire)。關(guān)于牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力的經(jīng)過(guò),伏爾泰寫(xiě)道:“1666 年,他(牛頓)退隱到劍橋附近的鄉(xiāng)下,有一天在自己的花園里散步,看到有水果從樹(shù)上掉下來(lái),便陷入了對(duì)重力的沉思……使重物墜落的力量是一樣的,不管是在地下多深處,也不管是在多高的山上,都不會(huì)有明顯的減小,為什么這一力量不會(huì)一直延伸到月球上呢?如果這一力量真的一直深入月球,從表面上看,難道不正是它使月球保持在其軌道上嗎?”

伏爾泰的故事來(lái)自牛頓的外甥女凱瑟琳·康迪特(Catherine Conduit),牛頓同母異父的妹妹漢娜·斯密思(Hanna Smith)之女。她的丈夫約翰·康迪特(John Conduit,1688—1737)是牛頓在皇家造幣廠的助手,并在牛頓去世后繼任了造幣廠廠長(zhǎng)。夫婦倆后來(lái)都安葬在西敏寺牛頓墓的旁邊。康迪特曾有意撰寫(xiě)一部牛頓的傳記,很早就開(kāi)始注意記錄牛頓的談話(huà),并在牛頓逝世后收集了其他人對(duì)他的回憶。我們現(xiàn)在讀到的牛頓軼事大多來(lái)自他們當(dāng)時(shí)收集的記錄。

牛頓的同鄉(xiāng)威廉·司徒克雷(William Stukeley,1687—1765)是這個(gè)故事的另一位記錄者。司徒克雷與牛頓一樣畢業(yè)于劍橋大學(xué),曾多次訪問(wèn)巨石陣(Stonehenge),并首次進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)量和記錄,成為考古學(xué)的先驅(qū)者之一。他與牛頓交往甚多,曾在牛頓小時(shí)上學(xué)的地方格蘭瑟姆采訪了很多認(rèn)識(shí)牛頓的老人,包括傳說(shuō)中牛頓少年時(shí)代的女友文森特夫人,收集了許多牛頓童年時(shí)代的軼事,并調(diào)查了牛頓的家譜。

1726 年4 月15 日,在與牛頓的一次見(jiàn)面中,司徒克雷后來(lái)寫(xiě)道:“他(牛頓)告訴我,在過(guò)去,正是在相同的情景下,重力的概念進(jìn)入他的頭腦。它是由一個(gè)蘋(píng)果落地引起的,而當(dāng)時(shí)他正坐著沉思默想。他思量,為什么蘋(píng)果總是垂直地摔在地上,為什么它不斜著跑或者向上跑,而總是跑向地球的中心呢?的確,原因是地球吸引蘋(píng)果。在物質(zhì)中必定有吸引力存在,地球的吸引力總和一定指向地球的中心,而不指向地球的任何一側(cè)。所以這個(gè)蘋(píng)果垂直地向地球中心下落。如果物質(zhì)之間如此吸引,吸引力一定與物質(zhì)的量成比例。因此,蘋(píng)果吸引地球,和地球吸引蘋(píng)果一樣,存在一種力量,像我們所說(shuō)的重力,它通過(guò)宇宙延伸自己。”

此外,還有數(shù)學(xué)家Robert Greene 在他的著作中稱(chēng)皇家學(xué)會(huì)副主席Martin Folkes也曾聽(tīng)牛頓講述過(guò)這個(gè)故事。牛頓的另一位朋友、數(shù)學(xué)家棣莫弗(Abraham deMoivre, 1667— 1754) 雖然沒(méi)有提到蘋(píng)果,但是他提到1666 年牛頓在花園中思考的時(shí)候產(chǎn)生了關(guān)于引力的想法(參見(jiàn)文獻(xiàn)[3]第154 頁(yè)),與其他人說(shuō)法基本一致。