数学家的故事 （八）

14 Isaac Newton (1642—1727)

 

1642年，伟大的意大利科学家Galileo去世了。就在同一年，更加伟大的英国科学家Newton诞生了。

 

说起Newton，大家一定会想起砸中Newton脑袋的那个苹果。那是一个了不起的苹果，砸出了万有引力定律。其实更应该说那是个幸运的苹果，碰巧砸在了Newton的脑袋上。它要是砸在别的脑袋上，说不定就砸成了脑震荡，或者心脏病。这在历史上早有先例：光着身子泡澡的人不少，只有Archimedes泡出了浮力定律。

 

Newton晚年回顾人生的时候说：“我不知道世人如何看我，但在我眼中，自己不过是一个在海边玩耍的孩童，时不时的专注找一个更加光滑的石子，或者一个更加漂亮的贝壳，而对眼前真理的海洋一无所知。”

 

他的原话是这么说的:”I do not know what I may appear to the world; but to myself I seem to have been only like a boy playing on the seashore,and diverting myself in now and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary,whilst the great ocean of truth lay all undiscovered before me.”

Isaac Newton出生在Woolsthorpe附近的一个小村落。他是个早产儿，生于1642年12月25日。出生时是如此瘦小，据说大一点的茶杯就能装下。人们对他期望不高，觉得他活不了几天。他是遗腹子，出生前几个月爸爸就去世了。他爸也叫Isaac Newton，是个文盲，签字的时候只会打叉，有如鲁迅笔下的阿Q只会画圈。他的祖父也不识字，家谱就此打住，祖父以前就没有任何记录了。好在他妈妈识文断字，不然他很可能就只会打叉叉了。

他的妈妈叫Hannah Ayscough，勤奋节俭，精明能干。在Newton三岁的时候，嫁给了邻村的老光棍，时年63岁的Barnabas Smith。Smith没打算要Newton，小小的Newton就只好跟外婆一起生活了。他从来就没有见过爸爸，这时连妈妈也难见到了，小小的Newton该有多么痛苦！

Newton小时候身体并不强壮，没法和同龄孩子一起玩耍，只好自娱自乐。他心灵手巧，会制造各种玩具。他自制的风筝精巧别致，风筝上挂着灯笼，黑灯瞎火的时候，空中飘着的灯像鬼火一般，会把附近的村民吓一大跳。

在他十岁的时候，Smith先生死了，他妈带着三个弟妹一起回到了在Woolsthorpe的家。不久Newton就被送到了一家位于Grantham的学校读书去了。Grantham是一个几百户人家的小镇，离Woolsthorpe有八英里路程，Newton寄宿在当地一位开药铺的Willam Clarke先生家里。据说Newton和Clarke先生的继女有段恋情，Newton上大学后就终止了，Newton终生未娶。

那时的Newton成绩并不出众，经常受同学欺负。十六七岁的时候，妈妈把他叫回了家，要他帮忙经营自家的农场。Newton不喜欢与牛羊为朋，也不喜欢与鸡鸭为友，经常沉浸在自己喜欢的书籍之中，耽误了正事。幸亏他有个剑桥毕业的舅舅，劝说他妈让Newton回校读书。回到学校的Newton如有神助，学习成绩突飞猛进，很快成了优秀的学生。

 

1661年六月，不到19岁的Newton，要去剑桥读书去啦。

 

光阴似箭，岁月如梭。转眼间就到了1665年，Newton拿到了学士学位。当时瘟疫流行，剑桥大学被迫关门，Newton只好回到自家农场，过了近两年宁静的乡下生活。

 

瘟疫对谁都不是好事，唯独对Newton是个例外。这近两年的与世隔绝，给了Newton自由的时间和空间。就是这期间，一个苹果砸中了Newton的脑袋，让他脑洞大开，有了下面重要的发现：

 

1. 一般情形下的二项式定理

2. 微积分

3. 万有引力
4. 光和颜色的理论

 

风雨过后才有彩虹。疫情过后，Newton已是世界上超一流的科学家！

 

1667年，Newton回到剑桥，继续他的学业。1668年他制作了一个反射望远镜，用它观测丘比特的卫星，以此验证他的万有引力定律。1669年，年仅26岁的Newton成了数学系年轻的教授，那是一个以Henry Lucas命名的主任教授，英文名称是Lucasian Professor。1672年当选为皇家协会的会员，该是多么春风得意啊，那时他还没到而立之年。

 

要是现在，手头上有那么多重大发现，还不得加班加点夜以继日把文章赶出来。可Newton不急，他把手稿锁在柜子里，像辟邪剑谱那样小心保存着。他倒不是担心有人会来打擂台，而是天生羞怯，怕文章发出后有人挑刺，情愿多一事不如少一事。

Edmond Halley是天文学家，哈雷彗星就是以他名字命名的。1684年8月，Halley偶然到了剑桥，向牛顿请教：假定行星到太阳的引力与其到太阳距离的平方成反比，行星该以怎样的曲线运行？牛顿不加思索地回答：“椭圆啊”。Halley十分惊讶：“你是怎么知道的？”，“我计算过了呀。” “计算在哪？” 于是牛顿答应找找，然后给Halley寄去。同年11月，Halley收到了Newton的信件和计算。太好了，真是苍天有眼。这么一次偶然机遇，彻底改变了科学的进程。在Halley的劝说下，Newton答应整理自己的研究，两年以后的1687年，科学巨著《自然哲学的数学原理》公开发表了，出版费用出自Halley，原本应由皇家协会出资的。Halley 并不富有，为了科学，他真的是豁出去了！

Newton的万有引力，随着《原理》的问世，已经闻名于世；可他的微积分，还一直养在深闺人未识。

微积分可不简单，是个了不起的发现。按说Archimedes就具备了微积分的思想，微积分怎么就迟迟总不分娩呢？这要说清楚话就太长了。这中间涉及罗马帝国的兴起，希腊文明的衰败，以及中世纪的黑暗，它们都对微积分的出现有负面的影响。

 

出来混，总是要还的；不出来混，就一定万无一失？Newton把自己的微积分锁在柜子里，最后也中招了。

 

基本故事是这样的。Newton一直把微积分的发明锁在柜子里，有时也在朋友圈里展示一下自己的手稿，他可没有料到，在欧洲大陆，有个名叫Leibniz的年轻德国人，一个职业外交家，却在1684年和1686年先后公开发表了关于微分和积分的文章，虽然名称和他的有异，基本思路却大致相同。若干年后，一场关于是谁先发明微积分的论战终于爆发了……

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