牛頓：疫情封閉中，他打開世界

□ 趙 博

疫情來(lái)臨前的牛頓

1642 年的圣誕節(jié)，艾薩克·牛頓出生在英國(guó)林肯郡的伍爾斯索普莊園。他不僅是個(gè)遺腹子，還是個(gè)早產(chǎn)兒。出生前3 個(gè)月，牛頓的父親就去世了。母親漢娜用父親的名字艾薩克來(lái)命名這個(gè)新生命。剛出生的艾薩克格外孱弱，只有3 磅（1.36 千克）重。保姆回憶，這孩子可以塞進(jìn)一個(gè)1 夸脫（約合1.14升）的罐子里。

轉(zhuǎn)眼到了1661 年，牛頓離開了家鄉(xiāng)，步行兩天，前往離家60英里的劍橋大學(xué)三一學(xué)院。臨行前，他幾乎什么都沒有帶。到了劍橋后，牛頓給自己買了一個(gè)臉盆架、一把夜壺、一個(gè)可以裝1 升水的瓶子，還有“裝灌墨水”的瓶子。對(duì)于這位后世的大物理學(xué)家而言，這樣的生活一半源于簡(jiǎn)便，另一半則是自身的經(jīng)濟(jì)條件所限。

在17 世紀(jì)，英格蘭僅有牛津、劍橋兩所大學(xué)，入學(xué)者非富即貴。在出身顯赫的同學(xué)面前，牛頓的身份是“半傭半讀生”，也就是說(shuō)，他需要靠替富人子弟打雜來(lái)補(bǔ)交部分學(xué)費(fèi)。這些雜事包括：在富二代同學(xué)吃飯的時(shí)候站在旁邊侍奉；吃他們的剩飯；替他們搬運(yùn)生火的木頭等等。所幸在劍橋的所有學(xué)院中，三一學(xué)院的伙食最好。按照柯瑞思在《劍橋：大學(xué)與小鎮(zhèn)800 年》中所說(shuō)，英國(guó)國(guó)王詹姆斯一世在游覽劍橋后給出了建議：去國(guó)王學(xué)院祈禱，去三一學(xué)院吃飯，去耶穌學(xué)院住宿。

牛頓自然無(wú)法每天都能享受到學(xué)院食堂的珍饈美味，母親漢娜每年僅給他10 英鎊零用錢。他把這筆資金用在了購(gòu)買櫻桃、果醬、牛奶、奶酪、黃油等生活必需品上。低微的身份加上低調(diào)的生活，這使得牛頓在劍橋三一學(xué)院的存在感極低，其傳記的作者理查德·韋斯特福爾曾寫過：當(dāng)牛頓成為同時(shí)代最偉大的名人后，同學(xué)們幾乎沒有人記得他。

疫情下的劍橋

1665 年，也就是牛頓入學(xué)后的第四年，鼠疫不期而至。在距離劍橋不足100 公里的倫敦出現(xiàn)了瘟疫的苗頭。1665 年4 月12 目，倫敦出現(xiàn)了第一個(gè)意外死亡的案例。4 月30 日，英國(guó)政治家、作家塞繆爾·佩皮斯在日記中將其記錄為“可怕的瘟疫”。這場(chǎng)瘟疫逐漸蔓延，僅在倫敦，一周的死亡人數(shù)就超過1000 人，接著是2000 人。到了9 月，每天的死亡人數(shù)都超過1000 人。

如此之高的死亡率帶來(lái)的是普遍的恐慌，人們紛紛逃離倫敦。最先離開城市的是達(dá)官顯貴，然后，能夠離開倫敦的人們都開始撤離。利奧·霍利斯在《倫敦的崛起：五個(gè)人重塑一座城》中描述道：“街道開始堵塞，擠滿打包前往鄉(xiāng)村別墅的有錢人。有這樣一句格言，‘早離開，多停留，晚回來(lái)。’”該書還記載，查理二世宣布，國(guó)會(huì)休會(huì)到次年9 月，讓議員們可以躲到鄉(xiāng)下去。到了7月，懷特霍爾街人去樓空，冷冷清清，25000 個(gè)在宮廷附近居住和工作的官宦都走光了。

疫情自然也波及了劍橋。到了1665 年夏季，原本喧囂的小鎮(zhèn)一下寧?kù)o了下來(lái)，城內(nèi)最大的集市——斯特布里奇集市被迫關(guān)閉，學(xué)校取消了日常在大圣瑪麗教堂舉行的布道儀式。整個(gè)劍橋也成了一座死城。

在學(xué)校停擺之前，牛頓選擇了離開，他回到了老家伍爾斯索普，在那里躲避瘟疫。到了1666 年3月，英格蘭東部的疫情出現(xiàn)了好轉(zhuǎn)的苗頭，大學(xué)在經(jīng)歷了半年的停擺后重新開學(xué)，牛頓也再次回到三一學(xué)院，但僅僅過了3 個(gè)月，疫情卷土重來(lái)，逐漸死亡的病例讓牛頓再次選擇回到家鄉(xiāng)。之后的一年，英國(guó)命途多舛，疫情還沒有消停。9月2 日，起于布丁巷的一場(chǎng)大火又將倫敦老城四分之三區(qū)域內(nèi)的商鋪、庫(kù)房、住宅付之一炬，損失超過1000 萬(wàn)英鎊。剛剛歷經(jīng)疫病的倫敦又陷入火海，這座千年名城陷入到谷底。

牛頓的原點(diǎn)

“對(duì)于清教徒來(lái)說(shuō)，1665 年的大瘟疫和1666 年的倫敦大火災(zāi)一定是上帝對(duì)英國(guó)人罪惡的懲罰?！笨巳R頓·羅伯茨在《英國(guó)史》中這樣寫道。但始于1665 年的這場(chǎng)瘟疫，也成為牛頓人生經(jīng)歷中的重要時(shí)期。他在躲避瘟疫的時(shí)期工作可以歸結(jié)為三個(gè)方面：微積分——研究變化的數(shù)學(xué)，對(duì)理解我們周圍的世界至關(guān)重要；萬(wàn)有引力和光學(xué)及光的行為。

先看數(shù)學(xué)。在劍橋?qū)W習(xí)兩年后，牛頓就開始對(duì)數(shù)學(xué)感興趣。從1664 年起，他開始廣泛閱讀包括荷蘭數(shù)學(xué)家弗朗西斯·范·舒騰、笛卡爾和英國(guó)數(shù)學(xué)家沃利斯的著作?；氐郊亦l(xiāng)后，他延續(xù)著對(duì)于數(shù)學(xué)中“無(wú)限”這一問題（包含無(wú)限大和無(wú)限?。┑奶骄?。最開始，牛頓將這一發(fā)現(xiàn)稱作“流數(shù)法”，后人將其更為成熟的形式稱作“積分”。隨后，他還繼續(xù)深入探究了微分和積分之間的關(guān)系，并且最終發(fā)現(xiàn)了廣義二項(xiàng)式定理。

1666 年倫敦大瘟疫的街頭慘狀

再說(shuō)物理。1666 年6 月，當(dāng)疫情出現(xiàn)反復(fù)，牛頓第二次返回家鄉(xiāng)時(shí)，他的研究興趣從數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換到物理領(lǐng)域。在這之前，重力更多地體現(xiàn)在精神或者物質(zhì)沉重的狀態(tài)，牛頓則給其賦予了物理學(xué)的意義。在一篇《論重力和輕力》的論文中，牛頓提出了“物質(zhì)造成引力”這一概念。他相信，這種引力存在于地球內(nèi)部。在此之前，伽利略也曾考慮過這個(gè)問題，他通過在比薩斜塔上那個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)，推翻了亞里士多德關(guān)于不同重量的物體下落速度不同的觀點(diǎn)。顯然，牛頓思考得更為深入，他要對(duì)這種現(xiàn)象加以解釋和說(shuō)明，弄清楚“落體一直受到重力作用”的原因，這是物體具有垂直向下的內(nèi)在之力。

在家鄉(xiāng)與世隔絕的環(huán)境讓他能更為深入地思考這個(gè)問題。根據(jù)傳說(shuō)，牛頓關(guān)于萬(wàn)有引力的初步思想，是源于蘋果砸到了他的額頭。但按照時(shí)間，這應(yīng)該是他于1666 年在伍爾斯索普花園的蘋果樹下沉思的結(jié)果，而非被廣泛傳播的劍橋大學(xué)三一學(xué)院院內(nèi)的那棵蘋果樹。按照托馬斯·利文森在《牛頓與偽幣制造者：科學(xué)巨匠鮮為人知的偵探生涯》中記錄：那時(shí)，牛頓頭腦中浮現(xiàn)的是幼時(shí)家鄉(xiāng)果園掛滿果實(shí)的蘋果樹，這時(shí)一個(gè)蘋果掉下來(lái)引發(fā)了他的注意。為什么蘋果總是垂直落到地面，而不是斜著或者向上飛呢？這直接促成他對(duì)于引力問題的思考。這幾乎可以被認(rèn)定為夏娃以來(lái)最重要的一個(gè)蘋果，它沒有讓人類失去伊甸園，卻讓人們收獲了“萬(wàn)有引力”。

三一學(xué)院內(nèi)的蘋果樹，據(jù)說(shuō)啟發(fā)牛頓萬(wàn)有引力靈感

除了微積分、萬(wàn)有引力外，牛頓還對(duì)光學(xué)產(chǎn)生了興趣。他主要嘗試研究的是“色彩的聚合現(xiàn)象”，這也是受到了羅伯特·胡克的啟發(fā)。胡克認(rèn)為，顏色是亮與暗的結(jié)合，光是由脈沖產(chǎn)生的。牛頓則對(duì)這一說(shuō)法提出了質(zhì)疑。在家鄉(xiāng)，他通過一系列實(shí)驗(yàn)，將白光分成了不同的顏色。在此基礎(chǔ)上，他研究了光的折射，表明棱鏡可以將白光發(fā)散成彩色光譜，而透鏡和第二個(gè)棱鏡可以將彩色光譜重新組合為白光。

1667 年4 月，在經(jīng)歷了一年八個(gè)月的封閉后，牛頓回到了三一學(xué)院。離開時(shí)，他只是一個(gè)半傭半讀的學(xué)生，但回來(lái)時(shí)，他已經(jīng)是在數(shù)學(xué)、物理和光學(xué)上都有所創(chuàng)見的年輕學(xué)者。封閉的歲月，抹去了無(wú)數(shù)人希望，讓他們的腦海一片空白。封閉的歲月，卻是牛頓成為科學(xué)巨匠的原點(diǎn)——他后來(lái)很多的創(chuàng)見與思想都在這個(gè)時(shí)期萌發(fā)，他用自己的天賦和勤奮點(diǎn)亮了中世紀(jì)后的科學(xué)火光。

正如英格蘭詩(shī)人亞歷山大·蒲柏為牛頓寫下的墓志銘：自然和自然的法則，隱藏在黑暗之中。上帝說(shuō)，讓牛頓出世吧，于是，一切豁然開朗。