牛顿

方励之 FANG Lizhi 华夏文集

现代科学

现代科学的摇篮在哪里？

·方励之·

⒈现代科学的摇篮在哪里？
⒉《牛顿--最后的巫师》

牛顿一名，几乎尽人皆知，都知道他是人类文明史上最伟大的科学家之一，然而，对其人真有了解的，也许就不多了。就是在物理学界，牛顿两字也很少代表一 个人，往往只是一个术语、一个符号或力的单位。怀特的《牛顿——最后的巫师》，写的就是牛顿的一生。用做如果你想知道一些牛顿和他那一代物理学开拓者的故 事，或者，你对现代科学的早年发展史有兴趣，我向你推荐此书。

本书是最新的一本牛顿传，引用的资料很多。做者详尽而生动地描写了牛顿一生八十五年的经历，有正史记载，也有传闻和轶事，再现牛顿生 活的环境——十七世纪的英格兰。加以风土人情的旁白插叙，本书实可当做一本历史故事来读。不过，在我看来，更有价值的是，作者强迫你去思考这些故事背后的 一个问题：是什么推动了十七世纪的物理学，即最早的严谨科学的发展？是什么造就了牛顿？谁给了牛顿对万有引力的“顿悟”？是那个当初被夏娃吃掉，后来又碰 到牛顿脑袋上的苹果，还是牛顿所热衷的炼金术？

这个问题本身，对科学发展史来说，是既严肃又有趣的。

史家公认，现代科学发端于十六、七世纪的欧洲。它由一联串响亮的名字所标志，哥白尼、伽利略、刻卜勒，以及牛顿。史家也公认，欧洲 的中世纪是黑暗的。巫术、占星术、降神术、炼金术等神秘主义盛行于世，科学被称做“自然魔术”，只能做“神学的婢女”。比之同时代的阿拉伯世界及东方的中 国和印度，欧洲的文明，特别是科学文明，是落后的。直到十五世纪上半叶，标志科学发展巅峰的地点还是中亚的撒马尔罕（Ｓａｒｍａｒｋａｎｄ，在今阿富汗北 邻乌兹别克境内）。然而，转眼不到一个世纪，欧洲就囊括了所有最重要的科学发现，奠定了现代科学的整个框架。是什么原因使一个落后的欧洲成为现代科学的发 祥地？为什么现代科学率先在十六、七世纪的欧洲兴起？而不是在其他地方？

一个标准的答案是文艺复兴。人本主义思潮和宗教改革冲击了中世纪的观念和方法，为建立现代科学的价值体系开了路。但是，这个标准答案难于说明所有个案。

其中一个就是牛顿。牛顿最重要的科学贡献集中在他的著作《自然哲学和宇宙体系的数学原理》（以下简称《原理》）。三百年来，它是物 理学的经典，可是，考其一生，牛顿专注在《原理》有关问题上的时间很少，总共只有两次，不超过三年。用牛顿自己的话说，第一次是“在一六六五年开始，…… 我从刻卜勒关于行星运行周期的平方与距离太阳平均距离的立方成正比的定律，推出了使行星保持在它们的轨道上的力必定和它们与绕行中心之间的距离平方成反 比。……所有这些发现都是在一六六五和一六六六的鼠疫年代里做出来的。”

第二次是“在一六七六和一六七七年之间的冬季，我发现了一个命题，那就是……一个行星必然要做椭圆形运动，力心在椭圆的一个焦点上。”

牛顿的其余生涯当然也做科学研究，如光学，和修订他的《原理》。但很多（也许是大多）时间，他都沉缅于炼金术。据传，一六六一年， 十九岁的牛顿初入剑桥大学，别人问他要学什么，他答道：“数学，因为我打算去检验人事占星术。”所以，一九四○年以降，剑桥的学者（如凯因斯、李约瑟等） 不无道理地称牛顿是“最后一位巫师”，这就是本书副标题的由来。

牛顿并不是唯一具有这种双重性格的人。除了义大利的达文西和伽利略外，双重性在那一代科学巨匠身上似乎常见。刻卜勒被誉为行星运 行秩序的缔造者（发现者），同时他又是个活跃的占星术士。哥白尼创立了划时代的日心地动说，但又迷恋于毕达哥拉斯的数字崇拜。（这与当今中国人流行的不 同，毕达哥拉斯学派认为，良机——应当包括发财的机会——对应的数字不是“八”，而是“七”，即最大的个位质数。）

这些事实暗示，中世纪欧洲的文化似乎并不与科学活动完全冲突，两者可以共存在一个人身上，甚至，说不定那些神秘主义还有助于科学 的兴起呢！由此，有的科学史家乾脆断言“中世纪是现代的摇篮！”从年代的前后来看，泛泛而言的“摇篮”说得并不错，问题是，具体而言，“摇篮”效应表现在 哪里？

为永恒真理奋斗

本书作者力图证明一个直接的摇篮效应。第六、七两章的主题是牛顿年代的炼金术和牛顿本人的炼金活动。作者对炼金技术叙述之详是本书 的一大特色。有兴趣的读者可以根据作者的描写去重复当年的炼金。（这不是玩笑，这是研究科学史的一种实验方法。我的一个朋友，一位科学史教授，即精于此 道。）然而，作者的结论是：牛顿炼金所得到的“轩辕十四锑”，是在“牛顿迈向伟大科学理论（指万有引力理论）大道上的路标”。对这个结论或许见仁见智，但 我的确欣赏作者关于牛顿炼金术的描写。

我相信，“摇篮”效应当也有间接的。间接的“摇篮”效应认为，在价值观和自然观两方面，炼金术与现代科学有某种相通。比如，牛顿 对自然观的一个重要贡献是消除了神性（ｃｅｌｅｓｔｉａｌ）物质和世俗（ｅａｒｔｈｌｙ）物质之间的差别。为了解释为什么苹果会掉向地面，而月亮却不掉下 来，古希腊的先哲认为，苹果等东西是世俗的，而月亮以上的天体都由神性物质构成，它们不受大地的吸引，掉不下来。中国古代的杞人也疑虑过“天会不会掉下 来？当时的一种解释也与神性说相似，“夫天之苍苍，非铿然之质，『奈何忧崩坠乎』。”然而，牛顿则证明，无论月亮还是其他天体都同世俗物质一样，乃铿然之 质，一样遵从万有引力定律，并无神性。得到这个结论并不偶然。牛顿在《原理》第三卷讲到他的自然观和方法论。开宗明义就是：

法则二：所以，对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一类原因。

可见，寻求统一或寻求普适是牛顿研究自然的一个基本动机。另一方面，统一观也是炼金术的一个基本信念。炼金术士之所以锲而不舍，因为他们坚信：万物在本质上是相同的，皆出自空气、土、水、火四元素。所以，在自然观上，炼金术似乎是支持追求科学的一个“摇篮”效应！

不过，这个答案仍然没有回答全部的问题。炼金、占卜、数字崇拜并非十六、七世纪的欧洲独有，为什么在其他地方它们没有形成现代科学 的“摇篮”？从李约瑟开始，几乎所有热衷于中西对比的科学史家，都讨论过：为什么现代科学没有率先在中国出现？中国也曾盛行神秘主义的炼丹术，它似乎也基 于“道生一、一生二、二生三、三生万物”的“大统一”自然观？为什么不见它的“摇篮”效应？是不是由于中国炼丹家没有看到“轩辕十四锑”？这个话题本身也 走到神秘主义了。

无论如何，想一想早年的科学与神秘主义的关系，是不无教益的，至少增添了一份历史感。也许，在那个年代，科学和神秘主义都共同是 为了追求永恒。牛顿诞辰三百年的时候（一九四二），爱因斯坦写道：“只有把他（牛顿）的一生看做为永恒真理奋斗的舞台上的一幕，才能理解他。”

我相信，陈可岗教授以他中西贯通的译笔，会领你神游一个逝去的时代、一个科学与巫术共存的时代、一个科学与魔法开始分化的时代、一个诞生了牛顿也诞生了现代科学的时代。现代科学的摇篮到底在哪里？“神”临其境之后，也许你会悟出自己的答案。

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《牛顿——最后的巫师》

怀特（Ｍｉｃｈａｅｌ　Ｗｈｉｔｅ）著

楔子

真相出现

这个奇异的精灵，被撒旦所惑，深自以为用他超凡的智慧，必可窃取得上帝及这大自然的全部秘密，他是哥白尼和浮士德两位合一。　——凯因斯

按照一份在历史上最具广大影响力的人物名单——《一百个伟人》所列，艾萨克．牛顿（Ｉｓａａｃ　Ｎｅｗｔｏｎ，１６４２－ １７２７）排名第二，居于穆罕默德之后，而位于耶稣基督之前。他之所以获得这项尊荣，是由于他对科学无可比拟的贡献。他所创的许多原理，帮助我们塑造了现 代世界的模型，受到世人的无限景仰。然而，牛顿并非如历史一向记述的那样是个人格无瑕的人，他的形象受到他的“信徒”以及一代代崇拜他的传记学者所保护， 为他制造一些不太正确甚至虚构的故事，其程度比历史上任何科学家都有过之。到了一九三○年代，真正的牛顿才从迷雾中逐渐显现出来，置身于光亮之下接受分析 与批评。自那时起，令人不可思议的谎言才被一一抖落，一些期望可留传久远的神话逐渐被揭穿：牛顿不再是超凡脱俗的全能者，也不再是未受污染的天才，更不是 人格纯洁的一位科学真理的探究者。

为圣人立传

有如写圣人传似地记载牛顿事迹，是从牛顿去世那年就开始了。第一位替牛顿写传记的是英国人司徒克雷（Ｗｉｌｌｉａｍ　 Ｓｔｕｋｅｌｅｙ，１６８７－１７６５），一位德鲁伊特教派学者兼古希腊神话学家，他于一七二○年代写成了《牛顿爵士生平怀思录》（Ｍｅｍｏｒｉｓ　ｏｆ 　Ｓｉｒ　Ｉｓａａｃ　Ｎｅｗｔｏｎ＇ｓ　Ｌｉｆｅ），是为他最仰慕的英雄而做的奉献。在牛顿生前的最后十年里，司徒克雷与他过从甚密，这本《怀思录》是 以他个人亲身体验的第一手资料为基础，故而是十分重要的牛顿传记。但是，他和许多其后为牛顿立传的人一样，因过度崇拜而造成偏见，他们看到的牛顿是一个半 人半神、丝毫没有缺点，且几乎不朽的圣人。

另一本重要的著作，是布鲁斯特爵士（Ｓｉｒ　Ｄａｖｉｄ　Ｂｒｅｗｓｔｅｒ，１７８１－１８６８）于１８５５年出版的《牛顿爵士 的生平、著作及发现之怀思》（Ｍｅｍｏｉｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｌｉｆｅ，Ｗｒｉｔｉｎｇｓ，ａｎｄ　Ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｅｓ　ｏｆ　Ｓｉｒ　Ｉｓａａｃ　 Ｎｅｗｔｏｎ），这是继司徒克雷之后最有价值的一本，对世人了解牛顿有很大的贡献，只可惜作者缺乏客观，使该书失色不少。布鲁斯特和别人没有两样，对牛顿 十分虔敬，凡是遇到与他心目中的形象不相符的证据都故意漠视，坚决强调牛顿的成就为后世子孙所做的贡献，且努力在这单独一方面著色，完全不质疑这位伟大的 科学家在他漫长的一生中，所表现出来的许多复杂、矛盾的行为。

牛顿的成就毫无疑问是伟大的，确实是位了不起的天才。不过，就如他那最负盛名的著作《自然哲学和宇宙体系的数学原理》 （Ｐｈｙｌｏｓｏｐｈｉａｅ　Ｎａｔｕｒａｌｉｓ　Ｐｒｉｎｃｉｐｉａ　Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａ，简称《原理》）一样——尽管描述的是极度繁复和琐细的宇 宙作用力，其所依据的却是简单易明的事实，牛顿那曲折盘扭的性格，也比正统的科学史家愿意让后世得知的为甚。

本质而言，牛顿是一个隐闭的人，情愿退缩到一个角落，与整个世界隔离。他一生中有一段很长的时期不和外界的日常事务接触，工作的 场所就在大学的个人研究室里，或者是在学校旁边自己的住家兼实验室中；他都是单独做研究和试验。在各方面，牛顿从小就不喜欢在团体中做一个墨守成规的人。 他逃避家中世代相传的纯朴农村生活；在大学里，他自行设下独居的藩篱，拒绝接受教会颁定的守则，订阅阿莱亚斯教派（Ａｒｉａｎｉｓｍ，此派的教义是一贯反 对三位一体论，被正统基督教视为异教）的刊物。在当时的宗教社会里，如果牛顿这种信仰为外人所知，那么他的一生事功尚未达成之前，就已被彻底毁灭了。另 外，最严重的一点，他还是个学术界不容的炼金术士。

炼金之密

当传记学家审视牛顿的生平，为他撰写传记的时候，牛顿已经不在人世，并不必要替他隐瞒他的宗教倾向。可是，使那些早期传记学家如鲠 在喉、吞咽不下的，是牛顿图书室中的广大藏书，以及遗留下来的大量文稿与札记。其中有许多令人难以置信的资料，在在都清楚显示出，尽管是一位历史上最受到 尊敬的科学家、创立科学方法的楷模，他将毕生精力花费在炼金术上的部分，超过使用在探究纯科学的透蓝清水中。这些资料也确切证实了，牛顿的一生中没有几个 知己好友发觉他的秘密，都不知道他竟然用了许多时间去研究圣经中的年代和预言，寻觅自然界中的魔术，并且，比一切都要严重的，他试图探索出炼金术的秘密 ——灵中之灵（ｔｈｅ　ｐｒｉｓｃａ　ｓａｐｉｅｎｔｉａ）。

早期为牛顿立传的人觉得迥然相反的两种性格不可能共存，于是，在发现到任何会玷辱牛顿人格、令他们感到困扰的资料时，不得不加以掩饰，将它们当成是某种特殊怪癖或者是一时神经错乱。布鲁斯特以“不过是笨人与庸人的消遣”来形容牛顿所广泛搜藏与炼金术有关文献。

到了一九三六年，牛顿的真实面貌才渐渐显露出来：他是个时常精神紧张、困扰不安、神秘冲动的人。那一年，有一批牛顿的文件在苏富比 （Ｓｏｔｈｅｂｙ）拍卖，那是约于五十年前，由剑桥大学接受捐赠，被认为是“不具科学价值”的搜藏品。结果，由杰出的经济学大师兼研究牛顿的学者凯因斯于 拍卖会中购得。（十年之后，凯因斯去世时，又再遗赠给剑桥大学的国王学院。）

凯因斯研读这批牛顿的秘密文件（被那些写圣人传的牛顿立传者所忽略的手稿、札记、论文等）之后，于一九四二年，在英国皇家学会发表演说，将历史上最著名和最崇高的科学家，描绘成一幅完全不同和极受争议的形象：

从十八世纪以来，牛顿一向被认为是第一个也是最伟大的近代科学家，是一个理性主义者，他教导我们做冷静的思考和无偏的推理。可是， 现在我要说我不认为如此，我不认为任何人在看完那一箱文件之后，还会把他看成是那样道德高尚的伟人。那一箱文件是牛顿于一六九六年离开剑桥大学时，特意收 拾起来带走的，虽然后来一度佚失，最后还是留传到我们手上。牛顿并非理性时代的第一人，却是最后一个变魔术者、最后一个巴比伦人和索马利亚人。他是最后一 个伟大的智者，运用和那些不到一万年前开始建立知识遗产的那些人的同样目光，在可见可知的世界中搜索。牛顿，生于一六四二年圣诞日的遗腹子，是马基人能真 诚敬服的最后一个神童。

很显然地，凯因斯是被他所发现的资料困惑了，不过，对我们大家而言这是件幸运的事，因为这是个已经可以接受这类发现的时代。凯因 斯的发现引出两个关于牛顿的问题：首先，如果这位近代力学理论的创建者，曾花费大量时间从事炼金术的试验，是否还隐藏著另外一些甚么东西未为人知呢？其 次，牛顿在研究炼金术的同时，是否已经影响了他在纯科学上的成就？

第一个问题比较容易回答。牛顿之难以与人相处是早已闻名，孩童时期的家庭变故使他在情感上受到无法弥补的伤害；成人后与许多同辈 科学家发生争执亦是广为人知的事，且他被认为是个极度自负的人。但是，在凯因斯公开讨论他的发现之前，传记学家们几乎从来不提这方面的史实。一九三六年是 一个分界点，在那之前，大多数的牛顿传都是依赖司徒克雷的见识，只有少数传记学家勇于质疑旧权威，向较深处挖掘。

用陆续被挖掘出来的材料为牛顿画像，画出来的形象不十分美丽；本来如此，真实的人生并不都是美丽的，况且，这位重新被人揭露、画 像更清晰的牛顿，才是真实的牛顿。我们应该骄傲地接受这样一个人，接受他独特的才华与天分，也接受他怪异的行径与失败。与牛顿同时代的兰恩爵士曾经说过： “我们解释一件奇迹的时候，不必害怕奇迹失踪。”

眼前的图片渐渐地拼凑成形，我们看到的是一个追求知识的天才，他想要了解他所碰到的一切事物；对于生活中各式各样迷惑他的每一件 事，他都会产生一股冲劲去探究出其道理来。这种极度的企图心造成他自我伤害、精神崩溃，达到几乎疯狂的状态。如此不分青红皂白地追逐新知，或许是他涉猎及 占星术之类巫术和迷信的原因。不过，从无边无际、三教九流都不拘的探讨和摸索里，他也改变了我们生存的这个世界。

凯因斯文件牵出的第二个问题就比较难以探究，到底牛顿在炼金术上的修习功夫，对他的研究科学是否有所裨益。这是凯因斯个人主观的认定，而这疑问可能永远无法完全解开。

双面牛顿

事实上并非人们对这个问题不予认真研究，而是由于牛顿留下的文件中，有关炼金术的资料超过一百万字之多，况且，其中还有许多是用他 自创的符号暗语、拉丁文、和手写的小字记载下来的，破读这些资料就已经是件十分困难的事了。有些学者花费了六十年的光阴从事这项工作，如今仍在进行中。已 故美国学者德布斯（Ｂｅｔｔｙ　Ｊｏ　Ｄｏｂｂｓ）译解了大量这类资料，并且提出了相当详细的分析。她将牛顿的炼金试验汇集写成两本学术著作：《牛顿炼金 术的基础》和《雅努斯的两个面孔：炼金术在牛顿思想中所扮演角色》。另外有一些人也开始分析牛顿所搜集的许多圣经预言的相关著作，以及探究牛顿对从占星术 到数字算命广泛迷信所持的想法。但是，对一般阅读这些资料的人而言，十七世纪炼金术士的心路历程确实有难以了解之处，他们的精神状态有许多层次，就我们二 十世纪后期的脑筋而言，未免觉得陌生，要想设身处地去体会极为困难。

在随后的几页篇幅中，我将会讨论炼金术对于牛顿的科学研究所产生的正反两方面影响。然而，以我个人而言，结论可是不含糊的。基于 手边的证据，我认为牛顿从炼金术的研究中，获得了关键性的启示，而发现了足以改变世界的科学成就。因此，牛顿在炼金术上的修习，必然与他科学的分析思维有 所关联。

牛顿曾经说过：“虚假的事物可以随意想像，唯有真实的事物才能被理解。”在想像与认识之间有一片灰色地带，它有时成为传记学家自 然的藏身之所。然而，随著神话逐渐被破解，久被掩盖的真相陆续出现，这片灰色地带就愈来愈窄。牛顿，这位伟大的智者、现代科学之父及先驱，如今可以和另一 个神秘的、情绪性的、妄想的、甚至谎称他自己找到了“点金石”的牛顿并立共存，虽然形象略为损落，仍然是受人景仰的巨人。

□　一读者推荐

刊登在 2002 华夏快递 kd020302.

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