364年前的今天,最后一位的炼金术士和最伟大的科学家牛顿出生

牛顿小传:炼金术士、皇家铸币厂的老大、被国葬的科学家

【1643年1月4日】364年前的今天,最后一位的炼金术士和最伟大的科学家牛顿出生

牛顿(1643年1月4日-1727年3月31日),英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。

他发表《自然哲学的数学原理》,阐述了万有引力和三大运动定律,奠定了此后300年里力学和天文学的基础。他论证了地面物体与天体运动遵循着相同的自然定律;为太阳中心学说提供了强而有力的理论支持,推动了科学革命。

在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。在数学上,牛顿与莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉,证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,为幂级数的研究作出了贡献。

牛顿的墓志铭写到:“自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说:让牛顿出世吧,于是一切豁然开朗。”在2005年,英国皇家学会进行了一场“谁是科学史上最有影响力的人”的民意调查,牛顿当选为第一名。

(被称为牛顿苹果树后代的一颗苹果树)

【一生唯一的罗曼史】

1643年1月4日,牛顿出生于英格兰。牛顿3岁时,他的母亲改嫁,年幼的牛顿不喜欢他的继父,他甚至曾经写下:“威胁我的继父与生母,要把他们连同房子一齐烧掉。”

从12岁左右到17岁,牛顿都在国王中学学习,他寄宿在当地的药剂师威廉·克拉克家中,并与药剂师的继女安妮·斯托勒订婚。之后斯托勒小姐嫁给了别人。此后牛顿再也没有其他的罗曼史,终生未娶。

(牛顿曾就读的国王中学)

【国王批准的数学教授】

1661年6月,他进入了剑桥大学的三一学院。牛顿开始阅读笛卡儿、伽利略、哥白尼和开普勒等先进的思想著作。

1667年(24岁),牛顿获得奖学金,作为研究生重返剑桥大学三一学院。按照规定,只有被正式任命的牧师才有资格成为剑桥大学的研究生。但是牛顿持有非正统的宗教观点,不愿意成为牧师。因此牛顿牧师职位的任命被无限期地延后。

后来牛顿被任命为卢卡斯数学教授席位时,就不可能回避牧师职位这一问题了。牛顿最终获得了查理二世的许可,才绕开了这一限制。

(牛津大学里的牛顿雕像)

【广泛的伟大成就】

他发现了广义二项式定理,还发现了牛顿恒等式、牛顿法,分类了立方面曲线,首次使用了分式指数和坐标几何学得到丢番图方程的解。他用对数趋近了调和级数的部分和,首次使用幂级数和反转幂级数。他还发现了π的一个新公式。

他研究了光的折射,表明棱镜可以将白光发散为彩色光谱,也可以将彩色光谱重组为白光。牛顿还注意到,我们观察到的颜色是物体与特定有色光相合的结果,而不是物体产生颜色的结果。他还发明了反射望远镜(现称作牛顿望远镜)。

《自然哲学的数学原理》于1687年7月5日出版。该书中牛顿阐述了被视作真理的三大运动定律。牛顿使用拉丁单词“gravitas”(沉重)来为引力命名。在这本书的出版使牛顿成为当时最有影响力的科学家。

(牛顿自己的《自然哲学的数学原理》副本)

【最后的炼金术士】

牛顿在与神智学家亨利·莫尔接触后,燃起了对炼金术的兴趣,并改用源于赫密斯神智学中,粒子相吸互斥思想的神秘力量来解释,替换了先前假设以太存在的看法。拥有许多牛顿炼金术著作的经济学大师凯恩斯曾说:“牛顿不是理性时代的第一人,他是最后的一位炼金术士。”

但牛顿对炼金术的兴趣却与他对科学的贡献息息相关,在那个时代炼金术与科学没有明确的区别。如果他没有依靠神秘学思想来解释穿过真空的超距作用,他可能也不会发展出他的重力理论。

【30年皇家铸币厂的监管】

1696年,牛顿通过了当时的财政大臣的提携,迁到了伦敦,任皇家铸币厂的监管,一直到去世,长达31年。他主持了英国最大的货币重铸工作。

1703年,牛顿成为皇家学会会长和法国科学院的会员。

(1712年,牛顿的肖像画)

【沾污了的微积分之争】

多数现代历史学家都相信,牛顿与莱布尼茨分别独立发明了微积分学。1699年初,皇家学会(牛顿也是其中的一员)的成员们指控莱布尼茨剽窃了牛顿的微积分成果,这导致了激烈的牛顿与莱布尼茨的微积分学论战。

最终英国皇家学会宣布牛顿是微积分真正的发明者,斥责莱布尼茨剽窃。但后来人们发现该调查评论莱布尼茨的结语是牛顿本人书写。这场持续多年的激烈纠纷,沾污了牛顿与莱布尼茨声誉,直到莱布尼茨在1716年去世后才暂时停止。

【国葬的自然科学家】

牛顿于1727年3月31日在伦敦逝世,于西敏寺举行国葬,成为史上第一个获得国葬的自然科学家。1970年代,对牛顿头发的化学分析显示其中水银含量比正常值超出50多倍,最可能的解释是他从事炼金术所致。

英格兰诗人亚历山大·蒲柏为牛顿写下了以下这段墓志铭:“自然和自然的法则隐藏在黑暗之中。上帝说:让牛顿出世吧,于是一切豁然开朗。”

(威斯敏斯特教堂内的牛顿之墓)