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数学家的故事 (八)

(2020-10-05 06:00:11) 下一个
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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评论
猫姨 回复 悄悄话 伟大牛顿真正的贡献于世界,造福人类

爱因斯坦更多理论意义
泥中隐士 回复 悄悄话 牛顿和Leibniz在Newton-Leibnitz定理上有争议。不同意说他们对微积分的发明权有争议。
jw2009 回复 悄悄话 牛顿十分十分伟大,有着非常慎密的思维。。
爱因斯坦在牛顿二百多年后推翻了牛顿力学背后的时空观,但是仔细看看牛顿对时空的论述便可清楚地感到,他对时空这样的定义有着隐隐的不安,只是觉得没有其它更好的方法。。也就是说,他当时已经感到某种不安。。
小二哥李白 回复 悄悄话 好文
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