Isaac Newton爵士
Isaac Newton爵士是一位英国数学家、物理学家、天文学家、神学家和作家,在其所处的时代被称为"自然哲学家",如今被广泛认为是有史以来最具影响力的科学家之一,也是科学革命的核心人物。他的著作《自然哲学的数学原理》于1687年首次出版,奠定了经典力学的基础。Newton还在光学领域做出了开创性贡献,并与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨共同分享了发展微积分学的荣誉。
在《原理》一书中,Newton阐述了运动定律和万有引力定律,这些定律构成了主导性的科学观点,直到被相对论取代。Newton运用其对引力的数学描述证明了开普勒行星运动定律,解释了潮汐、彗星轨迹、岁差以及其他现象,消除了关于太阳系日心说的疑虑。他证明了地球上物体的运动和天体的运动可以用相同的原理来解释。Newton关于地球是扁球体的推论后来被莫佩尔蒂、拉孔达明等人的大地测量所证实,使大多数欧洲科学家确信牛顿力学优于早期的体系。
!John Vanderbank绘制的Newton肖像版画 John Vanderbank绘制的Newton肖像版画
Newton制造了第一台实用的反射望远镜,并基于棱镜将白光分离为可见光谱颜色这一观察,发展出了一套精密的色彩理论。他关于光的研究集结成极具影响力的《光学》一书,于1704年出版。他还提出了经验冷却定律,首次从理论上计算了声速,并引入了牛顿流体的概念。除了微积分方面的工作,作为数学家的Newton还对幂级数研究做出了贡献,将二项式定理推广到非整数指数,开发了一种逼近函数根的方法,并对大多数三次平面曲线进行了分类。
Newton是Trinity College的研究员,也是Cambridge大学第二任卢卡斯数学教授。他是一位虔诚但非正统的基督徒,私下拒绝接受三位一体的教义。与当时Cambridge教职人员不同的是,他拒绝在英国国教会接受圣职。除了在数学科学方面的工作,Newton将大量时间投入到炼金术和圣经年代学的研究中,但他在这些领域的大部分工作直到去世后很久才得以发表。在政治和个人层面上与辉格党有联系,Newton曾两次短暂担任Cambridge大学的国会议员,分别在1689-90年和1701-02年。他于1705年被安妮女王封为爵士,人生最后三十年在伦敦度过,1696-1699年担任皇家铸币厂监管,1699-1727年担任厂长,以及1703-1727年担任皇家学会主席。
!Godfrey Kneller于1702年绘制的Newton Godfrey Kneller于1702年绘制的Newton
Isaac Newton根据当时英格兰使用的儒略历,出生于1642年圣诞节12月25日(新历1643年1月4日)"午夜后一两个小时",地点是林肯郡Woolsthorpe-by-Colsterworth村的Woolsthorpe庄园。他的父亲,同样名为Isaac Newton,在他出生前三个月去世。Newton是早产儿,体型很小;据说他的母亲Hannah Ayscough曾说他可以装进一个夸脱杯子里。Newton三岁时,母亲再婚并与新任丈夫——牧师Barnabas Smith——一起生活,将儿子留给外祖母Margery Ayscough(娘家姓Blythe)照顾。Newton不喜欢继父,对母亲嫁给他一直心怀怨恨,这在他19岁前所犯罪行清单中的一条记录中有所体现:"威胁我的父亲和母亲Smith,要烧死他们并烧毁房子。"Newton的母亲在第二次婚姻中育有三个孩子:Mary、Benjamin和Hannah。
从大约十二岁到十七岁,Newton在Grantham的King's School接受教育,该校教授拉丁语和希腊语,可能还传授了扎实的数学基础。1659年10月,他被迫离开学校,返回Woolsthorpe-by-Colsterworth。他的母亲第二次守寡,试图让他成为一名农民,这是他厌恶的职业。King's School的校长Henry Stokes说服他的母亲让他重返学校。部分出于对校园恶霸的报复心理,他成为了成绩最优秀的学生,主要通过制作日晷和风车模型来展现才华。 1661年6月,在曾就读于此的舅舅威廉·艾斯库牧师的推荐下,他被Trinity College, Cambridge录取。他最初以助学生身份入学——通过担任仆从工作支付学费——直到1664年获得奖学金,保障了他获得硕士学位前的四年学业。当时,学院的教学以亚里士多德的理论为基础,Isaac Newton在此基础上补充研读了笛卡尔等现代哲学家,以及伽利略和托马斯·斯特里特等天文学家的著作,并通过后者了解到开普勒的研究成果。他在笔记本中记录了一系列关于机械哲学的"问题集"。1665年,他发现了广义二项式定理,并开始发展一套数学理论,这套理论后来演变为微积分。1665年8月,Isaac Newton获得学士学位后不久,大学因预防大瘟疫而临时关闭。尽管他在Cambridge的学生时代表现平平,但随后两年在伍尔索普家中的私人研究中,Isaac Newton发展出了关于微积分、光学和万有引力定律的理论。
!Newton (1795, detail) by William Blake. Newton is depicted critically as a William Blake绘制的Isaac Newton(1795年,局部)。画中批判性地将Isaac Newton描绘为
1667年4月,他返回Cambridge,同年10月当选为Trinity学院院士。院士需被任命为神职人员,但这一要求在王政复辟时期并未严格执行,只需声明效忠英格兰教会即可。然而到1675年,这个问题已无法回避,而此时他的非传统观点成为障碍。尽管如此,Isaac Newton通过查理二世的特别许可设法规避了这一要求。
他的学术成就给卢卡斯教席教授艾萨克·巴罗留下深刻印象,后者更急于发展自己在宗教和行政方面的潜力——两年后他成为Trinity学院院长;1669年,Isaac Newton接替了他的职位,距离获得硕士学位仅一年。1672年,他当选为Royal Society会士(FRS)。
!Isaac Newton Isaac Newton
有评价称,Isaac Newton的工作"显著推进了当时研究的每一个数学分支"。他关于流数或微积分的研究,见于1666年10月的一份手稿,现已收录于Isaac Newton的数学论文集中。1669年6月,艾萨克·巴罗将手稿《用无穷项方程进行分析》寄给约翰·柯林斯,同年8月巴罗在给柯林斯的信中确认该手稿作者为"在这些方面具有非凡天赋和造诣的人"。
Isaac Newton后来卷入了与莱布尼茨关于微积分发明权的争论——即莱布尼茨-Newton微积分之争。多数现代历史学家认为,Isaac Newton和莱布尼茨独立发展了微积分,尽管使用了截然不同的数学符号。偶有观点指出,Isaac Newton直到1693年才发表相关内容,1704年才给出完整说明,而莱布尼茨从1684年就开始全面发表其方法。莱布尼茨的符号系统和"微分法"如今被公认为更便利的记号系统,被欧洲大陆数学家采用,1820年前后也被英国数学家接受。
他的工作广泛使用基于无穷小量比值极限的几何形式微积分:在《自然哲学的数学原理》中,Isaac Newton以"首末比值法"的名义展示了这一方法,并解释了为何采用这种表述形式,同时指出"由此完成的与不可分量法所完成的是同一件事"。
因此,《自然哲学的数学原理》在现代被称为"一部充满无穷小微积分理论与应用的著作",在Isaac Newton的时代"几乎全书都是关于这种微积分的"。他使用涉及"一阶或多阶无穷小量"的方法,体现在1684年的《论轨道运动》以及"1684年前二十年间"关于运动的论文中。
Isaac Newton一直不愿发表他的微积分研究,因为他害怕争议和批评。他与瑞士数学家尼古拉·法蒂奥·德·迪利耶关系密切。1691年,迪利耶开始撰写Isaac Newton《自然哲学的数学原理》的新版本,并与莱布尼茨通信。1693年,迪利耶与Isaac Newton的关系恶化,该书从未完成。
从1699年开始,Royal Society的其他成员指控莱布尼茨剽窃。1711年争论全面爆发,Royal Society在一项研究中宣称Isaac Newton才是真正的发现者,并将莱布尼茨定性为欺诈者;后来发现该研究中关于莱布尼茨的结论性评述正是Isaac Newton所写。由此开始的激烈争论损害了Isaac Newton和莱布尼茨双方的人生,直至后者1716年去世。
!Isaac Newton in old age in 1712, portrait by Sir James Thornhill 1712年晚年的Isaac Newton,詹姆斯·桑希尔爵士画像
Isaac Newton通常被认为发现了适用于任意指数的广义二项式定理。他发现了Newton恒等式、Newton迭代法,对三次平面曲线(二元三次多项式)进行了分类,对有限差分理论作出重大贡献,并且是首位使用分数指数、运用解析几何求解丢番图方程的数学家。他用对数逼近调和级数的部分和(Euler求和公式的先驱),是第一个自如运用幂级数并进行幂级数反演的人。Isaac Newton关于无穷级数的工作受到西蒙·斯特芬小数理论的启发。 当 Isaac Newton 于1667年获得硕士学位并成为"至圣不可分三一学院"研究员时,他做出承诺:"我将以神学为研究对象,并在章程规定的时间到来时接受圣职,否则我将从学院辞职。"在此之前,他对宗教思考不多,曾两次签署同意英格兰教会教义基础的三十九条信纲。
1669年,在 Barrow 的推荐下,他被任命为 Lucasian 数学教授。当时,Cambridge 或 Oxford 任何学院的研究员都必须接受圣职,成为受任命的英国国教牧师。然而,Lucasian 教授职位的条款要求持有者不得在教会中任职——大概是为了有更多时间从事科学研究。Newton 辩称这应使他免于受任圣职的要求,而需要其许可的国王 Charles II 接受了这一论点。因此,Newton 的宗教观点与英国国教正统教义之间的冲突得以避免。
1666年,Newton 观察到,即使进入棱镜的光线是圆形的,在最小偏向角位置离开棱镜的色谱也是椭圆形的,也就是说,棱镜以不同角度折射不同颜色。这使他得出结论:颜色是光的固有属性——这一观点在此之前一直是争论的焦点。
从1670年到1672年,Newton 讲授光学。在此期间,他研究了光的折射,证明了棱镜产生的多色光谱可以通过透镜和第二个棱镜重新组合成白光。现代学术研究表明,Newton 对白光的分析和重新合成受益于微粒炼金术。
他通过分离出一束彩色光束并将其照射在各种物体上,证明了彩色光不会因此改变其性质,无论是反射、散射还是透射,光都保持相同的颜色。因此,他观察到颜色是物体与已着色光相互作用的结果,而不是物体自身产生颜色。这就是 Newton 的颜色理论。
基于这项工作,他得出结论:任何折射望远镜的透镜都会受到光色散成不同颜色的影响——色差。作为概念验证,他用反射镜代替透镜作为物镜来制造望远镜,以绕过这个问题。设计并制造这种首个已知的功能性反射望远镜——今天称为 Newtonian 望远镜——涉及解决合适的镜面材料和成型技术问题。Newton 用高反射性镜面金属的定制配方磨制自己的镜片,利用 Newton 环来判断望远镜光学器件的质量。1668年末,他成功制造出这第一台反射望远镜。它长约八英寸,提供了更清晰、更大的图像。1671年,Royal Society 要求演示他的反射望远镜。他们的兴趣鼓励他发表笔记《论颜色》,后来他将其扩展为著作《光学》。当 Robert Hooke 批评 Newton 的一些观点时,Newton 非常不快,退出了公开辩论。Newton 和 Hooke 在1679-80年间有过短暂交流,当时 Hooke 被任命管理 Royal Society 的通信工作,他主动发起通信,意图引出 Newton 对 Royal Society 学报的贡献,这促使 Newton 证明了行星轨道的椭圆形式是由与半径矢量平方成反比的向心力产生的。但两人关系一直不睦,直到 Hooke 去世。
Newton 认为光由粒子或微粒组成,这些粒子在加速进入更密介质时被折射。他近乎采用类似声波的方式来解释薄膜反射和透射的重复模式(《光学》第二卷,命题12),但仍保留了他关于"适应性"的理论,认为微粒倾向于被反射或透射(命题13)。然而,后来的物理学家倾向于用纯粹的波动理论来解释光的干涉图样和衍射的一般现象。今天的量子力学、光子和波粒二象性的概念与 Newton 对光的理解只有微小的相似之处。
在1675年的《光的假说》中,Newton 假设存在以太来传递粒子之间的力。与 Cambridge 柏拉图主义哲学家 Henry More 的接触重新激发了他对炼金术的兴趣。他用基于赫尔墨斯主义的粒子间吸引和排斥观念的神秘力量取代了以太。John Maynard Keynes 获得了 Newton 许多关于炼金术的著作,他说:"Newton 不是理性时代的第一人:他是最后一位魔法师。" Newton 对炼金术的兴趣不能与他对科学的贡献割裂开来。这是在炼金术与科学之间尚无明确区分的时代。如果他没有依赖真空中超距作用这一神秘观念,他可能不会发展出引力理论。
1704年,Newton 出版了《光学》,阐述了他的光微粒理论。他认为光由极其精细的微粒组成,普通物质由较粗糙的微粒组成,并推测通过某种炼金术转化"粗糙物体和光难道不能相互转化吗?……物体难道不能从进入其组成的光粒子中获得大部分活性吗?" Newton 还制造了一种原始形式的摩擦静电发生器,使用玻璃球。
在其著作《光学》中,Newton 首次展示了将棱镜用作光束扩展器的图解,以及多棱镜阵列的使用。在 Newton 讨论这一问题的278年后,多棱镜光束扩展器成为窄线宽可调谐激光器发展的核心。此外,这些棱镜光束扩展器的使用催生了多棱镜色散理论。
Newton 之后,许多理论得到了修正。Young 和 Fresnel 将 Newton 的粒子理论与 Huygens 的波动理论相结合,证明颜色是光波长的可见表现形式。科学界也逐渐认识到颜色感知与可数学化光学之间的差异。德国诗人兼科学家 Goethe 虽未能撼动 Newton 理论的根基,但"Goethe 确实在 Newton 的盔甲上找到了一个破绽……Newton 曾坚信无色散的折射是不可能的。因此,他认为望远镜的物镜必将永远存在缺陷,消色差与折射不可兼得。Dollond 证明了这一推论是错误的。"
1679年,Newton 重新投入天体力学研究,通过参照 Kepler 行星运动定律来考察引力及其对行星轨道的影响。这源于1679至1680年间与 Hooke 的短暂通信往来所带来的启发。当时 Hooke 被任命管理 Royal Society 的通信事务,主动发起通信以期从 Newton 处获得向 Royal Society 会刊的投稿。一颗出现于1680至1681年冬季的彗星进一步激发了 Newton 对天文学问题重新燃起的兴趣,他就此与 John Flamsteed 有过通信。在与 Hooke 的交流之后,Newton 推导出证明:行星轨道的椭圆形态是由与半径矢量平方成反比的向心力所致。Newton 将其研究成果传达给 Edmond Halley 和 Royal Society,写成约九页的论文《论轨道运动中的物体》,该文于1684年12月被抄录进 Royal Society 登记册。这篇论文包含了 Newton 后来发展并扩充为《自然哲学的数学原理》的核心内容。
《自然哲学的数学原理》在 Edmond Halley 的鼓励和资助下于1687年7月5日出版。在这部著作中,Newton 阐述了三大普遍运动定律。这些定律共同描述了任何物体、作用于其上的力以及由此产生的运动之间的关系,为经典力学奠定了基础。它们为随后到来的工业革命贡献了诸多进步,并在超过200年的时间里未被改进。这些进步中的许多至今仍是现代世界非相对论技术的基石。他使用拉丁词 gravitas(重量)来描述后来被称为引力的效应,并定义了万有引力定律。
在同一著作中,Newton 提出了一种类似微积分的几何分析方法,使用"首末比率"概念;首次基于 Boyle 定律对空气中声速进行了解析测定;推断出地球扁球体形状的扁率;将春分点岁差归因于月球引力对地球扁率的吸引;开创了对月球运动不规则性的引力研究;提供了确定彗星轨道的理论;以及更多其他成就。
Newton 明确表达了他对太阳系的日心观——其发展方式颇具现代性,因为早在1680年代中期,他就认识到"太阳偏离"太阳系重心的现象。对 Newton 而言,精确处于静止状态的并非太阳中心或任何其他天体,而是"地球、太阳及所有行星的共同重心应被视为世界的中心",且这个重心"要么处于静止状态,要么沿直线匀速向前运动"。鉴于普遍共识认为该中心无论位于何处都处于静止状态,Newton 采纳了"静止"这一选项。
Newton 关于一种能够跨越巨大距离发挥作用的不可见力的假设,使他因向科学引入"神秘力量"而受到批评。后来,在1713年《自然哲学的数学原理》第二版中,Newton 在结尾的《总释》中坚决驳斥了此类批评,写道现象所暗示的引力吸引已经足够,事实确实如此;但这些现象尚未指明其原因,对现象未暗示之事物构建假说既无必要也不恰当。Newton 在此使用了后来成为其名言的表述:"hypotheses non-fingo"(我不构造假说)。
凭借《自然哲学的数学原理》,Newton 获得了国际认可。他赢得了一群仰慕者,其中包括瑞士出生的数学家 Nicolas Fatio de Duillier。
Newton 从78种三次曲线"类型"中发现了72种,并将它们归类为四种类型。1717年,可能在 Newton 的帮助下,James Stirling 证明了每条三次曲线都属于这四种类型之一。Newton 还声称这四种类型可以通过从其中一种进行平面投影获得,这在1731年,即他去世四年后得到了证明。
Newton 本人的《自然哲学的数学原理》副本,附有为第二版手写的修正,现藏于 Cambridge Trinity College 的 Wren Library。
1690年代,Newton 撰写了多篇宗教论文,探讨《圣经》的字面和象征性解释。Newton 寄给 John Locke 的一份手稿对《约翰一书》5:7——即"约翰尼逗号"——的真实性及其与《新约》原始手稿的一致性提出质疑,该手稿直到1785年才发表。 Newton 还曾于1689年和1701年担任代表 Cambridge University 的英格兰议会议员,但据某些记载,他唯一的发言仅是抱怨议院里有冷风穿堂,并要求关上窗户。然而,Cambridge 日记作家 Abraham de la Pryme 记录到,Newton 曾斥责那些声称某座房屋闹鬼而吓唬当地居民的学生。
1696年,Newton 迁往伦敦就任皇家铸币厂监管一职,这一职位是他通过时任财政大臣、第一代 Halifax 伯爵 Charles Montagu 的庇护获得的。他主持了英格兰的大规模重铸币工程,与伦敦塔总督 Lucas 勋爵发生冲突,并为 Edmond Halley 在临时设立的 Chester 分厂争取到了副审计官的职位。1699年 Thomas Neale 去世后,Newton 成为或许是最负盛名的皇家铸币厂厂长,这一职位他担任了生命中最后30年。这些任命本意是闲职,但 Newton 却极为认真对待。他于1701年辞去在 Cambridge 的职务,行使职权改革货币并惩治剪边者和伪币制造者。
作为皇家铸币厂监管和后来的厂长,Newton 估计1696年大规模重铸币期间收回的硬币中有20%是伪造的。伪造货币属于叛国重罪,罪犯将被处以绞刑、剖腹和四马分尸。尽管如此,即便是最明目张胆的罪犯也极难定罪,然而 Newton 证明自己胜任此任务。
他乔装成酒吧和小酒馆的常客,亲自收集了大量证据。尽管起诉面临重重障碍,且政府各部门相互独立,英国法律仍保留着古老而强大的权威传统。Newton 使自己成为所有内陆郡的治安法官。关于此事的信函草稿被收录在 Newton 个人拥有的《自然哲学的数学原理》首版中,他当时必定正在修订该书。随后他在1698年6月至1699年圣诞节期间对证人、告密者和嫌疑人进行了100多次交叉询问。Newton 成功起诉了28名伪币制造者。
1703年,Newton 被任命为 Royal Society 主席以及法国科学院院士。在 Royal Society 的职位上,Newton 与皇家天文学家 John Flamsteed 结怨,因为他过早出版了 Flamsteed 的《不列颠天体史》,而 Newton 在研究中曾使用过该书。
1705年4月,Anne 女王在访问 Cambridge 的 Trinity College 期间授予 Newton 爵位。这一册封很可能是出于与1705年5月议会选举相关的政治考量,而非对 Newton 科学成就或其作为铸币厂厂长服务的认可。Newton 是继 Francis Bacon 之后第二位被授予爵位的科学家。
根据 Newton 于1717年9月21日向国王陛下财政部专员提交的报告,金币与银币之间的双金属比价于1717年12月22日通过皇家公告进行了调整,禁止用超过21个银先令兑换金几尼。这无意中导致了银币短缺,因为银币被用于支付进口,而出口则以黄金支付,实际上使英国从银本位转向了首个金本位。关于他是否有意为之仍存争议。有观点认为,Newton 将其在铸币厂的工作视为炼金术工作的延续。
Newton 曾投资南海公司,在该公司于1720年左右倒闭时损失了约2万英镑(相当于2020年的440万英镑)。
在生命的最后阶段,Newton 与侄女及其丈夫在 Winchester 附近的 Cranbury Park 定居,直至1727年去世。他的侄孙女 Catherine Barton Conduitt 在他位于伦敦 Jermyn Street 的宅邸中担任社交女主人;根据他在她天花康复期间写给她的信,他是她"非常慈爱的舅舅"。
Newton 于1727年3月20日(旧历1726年3月20日;新历1727年3月31日)在伦敦睡梦中去世。他的遗体被安葬在 Westminster Abbey。Voltaire 可能出席了他的葬礼。作为单身汉,他在晚年将大部分遗产分给了亲属,去世时未留遗嘱。他的文稿归 John Conduitt 和 Catherine Barton 所有。Newton 死后,其头发经检验发现含有汞,可能源于他的炼金术追求。汞中毒或可解释 Newton 晚年的古怪行为。
虽然有人声称他曾订婚,但 Newton 从未结婚。法国作家兼哲学家 Voltaire 在 Newton 葬礼期间正身处伦敦,他说 Newton "从未对任何激情动心,不受人类常见弱点影响,也未与女性有过交往——这一情况由在他临终时刻照料他的医生和外科医生向我保证"。关于他终身童贞的普遍看法,数学家 Charles Hutton、经济学家 John Maynard Keynes 和物理学家 Carl Sagan 等作家都曾评论过。
Newton 与瑞士数学家 Nicolas Fatio de Duillier 有着密切的友谊,他们大约于1689年在伦敦相识——他们的部分通信得以保存。两人的关系在1693年突然且莫名其妙地终结,与此同时 Newton 遭遇了精神崩溃,包括向友人 Samuel Pepys 和 John Locke 发送疯狂的指控信件——他给后者的信中指控 Locke "企图用女人陷害我"。
数学家 Joseph-Louis Lagrange 称 Newton 是有史以来最伟大的天才,并曾补充说 Newton 也是"最幸运的,因为我们不可能再找到第二次建立世界体系的机会"。英国诗人 Alexander Pope 写下了著名的墓志铭: 自然与自然法则隐藏在黑夜之中;神说"让 Isaac Newton 诞生"于是万物皆明。
Newton 对自己的成就相对谦逊,在1676年2月写给 Robert Hooke 的信中写道:
如果我看得更远,那是因为我站在巨人的肩膀上
两位作家认为,上述引言写于 Newton 与 Hooke 就光学发现产生争议之时,这是对据说身材矮小且驼背的 Hooke 的隐晦攻击,而非——或不仅仅是——一种谦逊的表达。另一方面,关于站在巨人肩膀上的广为流传的谚语,曾由十七世纪诗人 George Herbert——剑桥大学前演说家、Trinity College 学者——在其1651年的《Jacula Prudentum》中发表,其主旨是"巨人肩上的侏儒在两者中看得更远",因此作为类比,它实际上将 Newton 本人而非 Hooke 置于"侏儒"的位置。
在后来的回忆录中,Newton 写道:
我不知道我在世人眼中是什么样子,但对我自己而言,我似乎只是一个在海边玩耍的男孩,时不时找到一颗比寻常更光滑的鹅卵石或更漂亮的贝壳来自娱自乐,而真理的浩瀚海洋却完全未被发现地横陈在我面前。
1816年,一颗据称属于 Newton 的牙齿在伦敦以730英镑(3,633美元)卖给了一位贵族,后者将其镶嵌在戒指上。Guinness World Records 2002将其列为最有价值的牙齿,在2001年末价值约为25,000英镑(35,700美元)。买家是谁以及目前由谁持有尚未披露。
Albert Einstein 在他的书房墙上挂着 Newton 的照片,旁边是 Michael Faraday 和 James Clerk Maxwell 的照片。在2005年对英国皇家学会(曾由 Newton 领导)成员进行的一项调查中,询问 Newton 和 Einstein 谁对科学史影响更大,成员们认为 Newton 做出了更大的整体贡献。1999年,对当时100位顶尖物理学家的民意调查将 Einstein 评为"有史以来最伟大的物理学家",Newton 屈居第二,而 PhysicsWeb 网站对普通物理学家的平行调查则将首位给了 Newton。在《影响人类历史进程的100人》中,Newton 被列为有史以来第二大最具影响力的人物,排在耶稣基督之前,仅次于穆罕默德。
国际单位制中力的导出单位以 Newton 命名以示纪念。
Newton 的纪念碑(1731年)可在 Westminster Abbey 看到,位于唱诗班入口北侧靠近唱诗班屏风处,在他的墓附近。它由雕塑家 Michael Rysbrack(1694-1770)用白色和灰色大理石制作,由建筑师 William Kent 设计。纪念碑上有一尊 Newton 的雕像斜倚在石棺顶部,右肘靠在几本他的巨著上,左手指向一幅带有数学设计的卷轴。他上方是一座金字塔和一个天球仪,显示着黄道十二宫的标志和1680年彗星的轨迹。浮雕板描绘了小天使使用望远镜和棱镜等仪器。底座上的拉丁文铭文译为:
!Newton's tomb monument in Westminster Abbey Westminster Abbey 中的 Newton 墓碑纪念碑
这里安葬着骑士 Isaac Newton,他以近乎神圣的心智力量和独特的数学原理,探索了行星的轨道与形态、彗星的路径、海洋的潮汐、光线的差异性,以及其他学者此前从未想象过的、由此产生的色彩特性。在阐释自然、古代和圣经方面勤奋、睿智而忠实,他用哲学捍卫了全能而仁慈的上帝之威严,并在言行中体现了福音的朴素。人类当为曾有如此伟大的人类之光而欢欣!他生于1642年12月25日,卒于1726/7年3月20日。——译自 G.L. Smyth,《St. Paul's Cathedral 和 Westminster Abbey 的纪念碑与守护神》
从1978年到1988年,由 Harry Ecclestone 设计的 Newton 肖像出现在英格兰银行发行的 D 系列1英镑纸币上(这是英格兰银行发行的最后一版1英镑纸币)。Newton 出现在纸币背面,手持一本书,旁边有望远镜、棱镜和太阳系地图。
在 Oxford University Museum of Natural History 可以看到一尊 Isaac Newton 的雕像,他正看着脚边的苹果。一座大型青铜雕像《Newton, after William Blake》,由 Eduardo Paolozzi 创作,建于1995年,灵感来自 Blake 的蚀刻画,矗立在伦敦大英图书馆的广场上。
!Newton statue on display at the Oxford University Museum of Natural History Oxford University Museum of Natural History 展出的 Newton 雕像
尽管出生于圣公会家庭,但到三十多岁时,Newton 持有的基督教信仰若被公开,将不会被主流基督教视为正统,一位历史学家将他称为异端。
到1672年,他开始在笔记本中记录自己的神学研究,从不向任何人展示,直到最近才被检视。这些笔记展现了对早期教会著作的广泛了解,并表明在定义信经的 Athanasius 与 Arius 之间的冲突中,他站在了失败方 Arius 一边,后者拒绝接受传统的三位一体观点。Newton"承认基督是上帝与人之间的神圣中介,从属于创造他的天父。"他对预言特别感兴趣,但对他而言,"最大的背教就是三位一体论。" Newton曾尝试获得两个免除圣职授予要求的研究员职位之一,但未能成功。1675年最后时刻,他获得了政府的特许,使他及所有未来的Lucasian讲席持有者都免于这一要求。
在Newton眼中,将基督作为上帝来崇拜就是偶像崇拜,对他而言这是根本性的罪恶。1999年,历史学家Stephen D. Snobelen写道:"Isaac Newton是一位异端。但……他从未公开宣示自己的私人信仰——这种信仰在正统派看来将是极端激进的。他将自己的信仰隐藏得如此之深,以至于学者们至今仍在解开他的个人信仰之谜。"Snobelen的结论是,Newton至少是一位Socinian同情者——他拥有并彻底阅读过至少八本Socinian书籍,可能是一位Arian信徒,几乎可以肯定是一位反三位一体论者。
!Isaac Newton Isaac Newton
作为少数派立场,T.C. Pfizenmaier提供了一个更为细致的观点,认为Newton的立场更接近半Arian派的三位一体观,即耶稣基督与圣父具有"相似本质"(homoiousios),而非正统观点所持的耶稣基督与圣父具有"相同本质"(homoousios)——后者为现代东正教、罗马天主教和新教所认可。然而,这种观点"随着Newton神学文献的公开而近来失去了支持",现在大多数学者将Newton确认为反三位一体论的一神论者。
尽管运动定律和万有引力成为Newton最著名的发现,但他警告不要用它们将宇宙视为纯粹的机器,仿佛一座巨大的钟表。他说:"因此,引力可以使行星运动,但没有神圣力量,它永远无法使它们进入围绕太阳的这种循环运动。"
除了科学声誉,Newton对《圣经》和早期教父的研究也同样值得注目。Newton撰写了文本批评著作,其中最著名的是《关于圣经两处显著讹误的历史考证》和《但以理预言及圣约翰启示录评注》。他将耶稣基督的受难日期定在公元33年4月3日,这与一个传统上被接受的日期相符。
他相信一个理性内在的世界,但拒绝Leibniz和Baruch Spinoza所隐含的物活论。这个有序且动态告知的宇宙可以被理解,也必须被积极的理性所理解。在通信中,Newton声称在撰写《自然哲学的数学原理》时,"我着眼于这样一些原则,它们可能促使有思考力的人相信神的存在"。他在世界体系中看到了设计的证据:"行星系统中如此奇妙的一致性必须被视为选择的结果"。但Newton坚持认为,由于不稳定性的缓慢增长,最终需要神的干预来改革这个系统。为此,Leibniz嘲讽他:"全能的上帝需要时不时给他的钟表上发条:否则它就会停止运转。看来他没有足够的远见使它成为永动机。"
Newton的立场在一场著名的通信辩论中得到其追随者Samuel Clarke的有力辩护。一个世纪后,Pierre-Simon Laplace的《天体力学》为行星轨道为何不需要周期性神力干预提供了自然解释。Laplace的机械论世界观与Newton的世界观之间的对比最为鲜明,尤其考虑到这位法国科学家对Napoleon的著名回答——后者批评他在《天体力学》中缺少造物主:"陛下,我不需要这个假设"(Sire, j'ai pu me passer de cette hypothese)。
学者们长期争论Newton是否质疑三位一体教义。他的第一位传记作者David Brewster编纂了他的手稿,将Newton解读为质疑某些用于支持三位一体的段落的真实性,但从未否认三位一体教义本身。到了二十世纪,Newton所写的加密手稿被John Maynard Keynes等人购得并破译,人们才知道Newton确实拒绝三位一体论。
Newton和Robert Boyle对机械哲学的方法被理性主义小册子作者推广为泛神论者和狂热派的可行替代方案,并被正统派传教士以及持不同政见的传教士如自由派神学家勉强接受。科学的清晰性和简明性被视为对抗迷信狂热和无神论威胁中情感化和形而上学夸张的方式,同时,第二波英国自然神论者利用Newton的发现来证明"自然宗教"的可能性。
对前启蒙时代"魔法思维"和基督教神秘元素的攻击,其基础来自Boyle对宇宙的机械论概念。Newton通过数学证明完善了Boyle的思想,或许更重要的是,他在普及这些思想方面非常成功。
在他1704年撰写的一份从未打算发表的手稿中,他提到了2060年这个日期,但这并非作为末日的日期给出。它被错误地报道为一个预言。在上下文中阅读时,这段话是清楚的。他反对为末日设定日期,担心这会使基督教名誉扫地。
"因此,原始年的一载二载半载的时间。若以短命野兽的日子代表长寿王国的年数,那么1260天的期限,如果从公元800年对三王的完全征服开始计算,将在2060年结束。它可能会更晚结束,但我看不出有任何理由会更早结束。"
Newton曾尝试获得两个免除圣职授予要求的研究员职位之一,但未能成功。1675年最后时刻,他获得了政府的特许,使他及所有未来的Lucasian讲席持有者都免于这一要求。
在Newton眼中,将基督作为上帝来崇拜就是偶像崇拜,对他而言这是根本性的罪恶。1999年,历史学家Stephen D. Snobelen写道:"Isaac Newton是一位异端。但……他从未公开宣示自己的私人信仰——这种信仰在正统派看来将是极端激进的。他将自己的信仰隐藏得如此之深,以至于学者们至今仍在解开他的个人信仰之谜。"Snobelen的结论是,Newton至少是一位Socinian同情者——他拥有并彻底阅读过至少八本Socinian书籍,可能是一位Arian信徒,几乎可以肯定是一位反三位一体论者。
!Isaac Newton Isaac Newton
作为少数派立场,T.C. Pfizenmaier提供了一个更为细致的观点,认为Newton的立场更接近半Arian派的三位一体观,即耶稣基督与圣父具有"相似本质"(homoiousios),而非正统观点所持的耶稣基督与圣父具有"相同本质"(homoousios)——后者为现代东正教、罗马天主教和新教所认可。然而,这种观点"随着Newton神学文献的公开而近来失去了支持",现在大多数学者将Newton确认为反三位一体论的一神论者。
尽管运动定律和万有引力成为Newton最著名的发现,但他警告不要用它们将宇宙视为纯粹的机器,仿佛一座巨大的钟表。他说:"因此,引力可以使行星运动,但没有神圣力量,它永远无法使它们进入围绕太阳的这种循环运动。"
除了科学声誉,Newton对《圣经》和早期教父的研究也同样值得注目。Newton撰写了文本批评著作,其中最著名的是《关于圣经两处显著讹误的历史考证》和《但以理预言及圣约翰启示录评注》。他将耶稣基督的受难日期定在公元33年4月3日,这与一个传统上被接受的日期相符。
他相信一个理性内在的世界,但拒绝Leibniz和Baruch Spinoza所隐含的物活论。这个有序且动态告知的宇宙可以被理解,也必须被积极的理性所理解。在通信中,Newton声称在撰写《自然哲学的数学原理》时,"我着眼于这样一些原则,它们可能促使有思考力的人相信神的存在"。他在世界体系中看到了设计的证据:"行星系统中如此奇妙的一致性必须被视为选择的结果"。但Newton坚持认为,由于不稳定性的缓慢增长,最终需要神的干预来改革这个系统。为此,Leibniz嘲讽他:"全能的上帝需要时不时给他的钟表上发条:否则它就会停止运转。看来他没有足够的远见使它成为永动机。"
Newton的立场在一场著名的通信辩论中得到其追随者Samuel Clarke的有力辩护。一个世纪后,Pierre-Simon Laplace的《天体力学》为行星轨道为何不需要周期性神力干预提供了自然解释。Laplace的机械论世界观与Newton的世界观之间的对比最为鲜明,尤其考虑到这位法国科学家对Napoleon的著名回答——后者批评他在《天体力学》中缺少造物主:"陛下,我不需要这个假设"(Sire, j'ai pu me passer de cette hypothese)。
学者们长期争论Newton是否质疑三位一体教义。他的第一位传记作者David Brewster编纂了他的手稿,将Newton解读为质疑某些用于支持三位一体的段落的真实性,但从未否认三位一体教义本身。到了二十世纪,Newton所写的加密手稿被John Maynard Keynes等人购得并破译,人们才知道Newton确实拒绝三位一体论。
Newton和Robert Boyle对机械哲学的方法被理性主义小册子作者推广为泛神论者和狂热派的可行替代方案,并被正统派传教士以及持不同政见的传教士如自由派神学家勉强接受。科学的清晰性和简明性被视为对抗迷信狂热和无神论威胁中情感化和形而上学夸张的方式,同时,第二波英国自然神论者利用Newton的发现来证明"自然宗教"的可能性。
对前启蒙时代"魔法思维"和基督教神秘元素的攻击,其基础来自Boyle对宇宙的机械论概念。Newton通过数学证明完善了Boyle的思想,或许更重要的是,他在普及这些思想方面非常成功。
在他1704年撰写的一份从未打算发表的手稿中,他提到了2060年这个日期,但这并非作为末日的日期给出。它被错误地报道为一个预言。在上下文中阅读时,这段话是清楚的。他反对为末日设定日期,担心这会使基督教名誉扫地。
"因此,原始年的一载二载半载的时间。若以短命野兽的日子代表长寿王国的年数,那么1260天的期限,如果从公元800年对三王的完全征服开始计算,将在2060年结束。它可能会更晚结束,但我看不出有任何理由会更早结束。" "我提及此事并非断言末日何时降临,而是要制止那些幻想家们的鲁莽臆测。他们频繁预言末日时刻,每当预言落空,便使神圣预言蒙羞失信。基督如夜间盗贼般降临,而时机季节已由上帝置于己胸,非我辈所能知晓。"
在1951年投机小说《可怜的超人》中,作家弗里茨·莱伯借莫顿·奥珀利之口评价 Newton:"人人皆知 Newton 是伟大科学家。却少有人记得,他用半生光阴沉迷炼金术,寻找贤者之石。那才是他真正渴望在海边找到的那颗卵石。"
据估算,Newton 手稿中约有一千万字,其中约一百万字涉及炼金术。Newton 的许多炼金术著作是对其他手稿的抄录,附有他自己的注释。炼金术文本将工艺知识与哲学思辨混杂一处,常常隐藏在层层文字游戏、寓言和意象之后,以保护工艺秘密。Newton 手稿中的部分内容可能会被教会视为异端。
1888年,Cambridge 大学在花费十六年编目 Newton 手稿后,保留了少量文献,其余归还朴茨茅斯伯爵。1936年,一位后裔在 Sotheby's 拍卖行出售这批手稿。藏品被拆散出售,总价约9,000英镑。John Maynard Keynes 是约三十多位竞拍者之一,在拍卖会上获得部分藏品。Keynes 随后重新收集了 Newton 约半数炼金术手稿,并于1946年将其捐赠给 Cambridge 大学。
Newton 所有已知的炼金术著作目前正在由 Indiana 大学主导的项目中上线:"Isaac Newton 的炼金术",并由一本书进行总结。
!Sir Isaac Newton Sir Isaac Newton
Charles Coulston Gillispie 对 Newton 曾实践炼金术提出异议,称"他的化学研究秉承 Boyle 的微粒哲学精神"。
2020年6月,Bonham's 在线拍卖两页未发表的 Newton 笔记,内容关于扬·巴普蒂斯特·范·赫尔蒙特论瘟疫的著作《论瘟疫》。据 Bonham's 称,Newton 在 Cambridge 躲避伦敦1665-1666年疫情期间对此书所做的分析,是他关于瘟疫已知最详实的书面陈述。就疗法而言,Newton 写道:"最佳方法是将一只蟾蜍倒吊于烟囱中三日,最终它会将泥土连同各种昆虫一起呕吐到黄蜡盘中,不久后死去。将蟾蜍粉末与排泄物和血清混合制成含片,佩戴于患处附近,可驱散传染并拔出毒素"。
启蒙哲学家选择了一部简短的科学先驱史——主要是 Galileo、Boyle 和 Newton——作为他们将自然与自然法则这一单一概念应用于当时每个物理和社会领域的指引与保证。从这个角度看,历史教训及建立在其上的社会结构都可以被抛弃。
正是 Newton 基于自然且可理性理解的法则所构建的宇宙观,成为启蒙思想的种子之一。Locke 和 Voltaire 将自然法则概念应用于政治系统,倡导固有权利;重农学派和 Adam Smith 将心理和自利的自然概念应用于经济系统;社会学家批判当前社会秩序试图将历史嵌入进步的自然模型。Monboddo 和 Samuel Clarke 抵制 Newton 著作中的某些元素,但最终将其合理化以符合他们对自然的强烈宗教观。
Newton 本人常讲述这样一个故事:他是因看到苹果从树上坠落而受启发,提出引力理论的。这个故事被认为是通过 Newton 的侄女 Catherine Barton 转述给 Voltaire 后才进入大众知识的。Voltaire 随后在1727年的《史诗论》中写道:"Sir Isaac Newton 在花园中漫步时,看到一只苹果从树上坠落,由此首次萌生了引力体系的思想。"
!Newton 苹果树的据称后代 Newton 苹果树的据称后代
尽管有人说苹果故事是神话,他并非在某个单一时刻得出引力理论,但 Newton 的熟人如 William Stukeley——其1752年的手稿记录已由皇家学会公开——确实证实了这一事件,尽管并非苹果真的砸中 Newton 头部这一杜撰版本。Stukeley 在《Sir Isaac Newton 生平回忆录》中记录了1726年4月15日在肯辛顿与 Newton 的一次谈话:
我们走进花园,在几棵苹果树的树荫下饮茶,只有他和我。在其他交谈中,他告诉我,他当时的情形恰如从前引力概念进入他脑海时一般。"为何那只苹果总是垂直坠向地面?"他心中暗想:这是由苹果坠落引发的思考,当时他正沉思冥想:"为何它不横向或向上运动?而是恒定地朝向地球中心?显然,原因在于地球吸引它。物质中必定存在引力。地球物质的引力总和必定在地球中心,而非地球任何一侧。因此这只苹果垂直坠落,或朝向中心。若物质如此吸引物质;必定与其数量成比例。因此苹果吸引地球,正如地球吸引苹果。" John Conduitt,Isaac Newton在皇家铸币厂的助手兼侄女的丈夫,在撰写Newton生平时也描述了这一事件:
1666年,他再次从Cambridge回到Lincolnshire的母亲身边。当他在花园中沉思漫步时,一个念头闯入脑海:引力(将苹果从树上带到地面)并非局限于距离地球的某个特定距离,这种力量必定延伸得比通常认为的更远。他自问,何不高至月球?如果是这样,那它必定影响月球的运动,或许还能将其保持在轨道上,于是他开始计算这一假设会产生什么效果。
从他的笔记本中可知,Newton在1660年代后期正在努力研究地球引力以平方反比的形式延伸至月球的想法;然而,他花了二十年时间才发展出完整的理论。问题不在于引力是否存在,而在于它是否从地球延伸得如此之远,以至于也可能是将月球保持在轨道上的力量。Newton证明,如果这种力随距离的平方反比递减,人们确实可以计算出月球的轨道周期,并获得良好的一致性。他推测同样的力量也适用于其他轨道运动,因此将其命名为"万有引力"。
多棵树被声称是Newton描述的"那棵"苹果树。Grantham的King's School声称该树被学校购买,几年后连根拔起并运至校长的花园。现归National Trust所有的Woolsthorpe Manor的工作人员对此提出异议,声称他们花园中的一棵树才是Newton所描述的那棵。原树的后代可以在Cambridge的Trinity College正门外看到,就在Newton求学时居住的房间下方。Kent郡Brogdale的National Fruit Collection可以提供他们那棵树的嫁接枝,该树看起来与Flower of Kent相同,这是一种果肉粗糙的烹饪品种。
Isaac the Alchemist: Secrets of Isaac Newton, Reveal'd
Mathematical Principles of Natural Philosophy
Newton's Revised History of Ancient Kingdoms - A Complete Chronology
Observations upon the Prophecies of Daniel and the Apocalypse of St. John
The System of the World by Isaac Newton
Isaac Newton: The Last Magician (2013 TV Movie)
Newton: The Force of God (2016)
Newton: A Tale of Two Isaacs (1997 TV Movie)
Newton: The Dark Heretic (2003)
添加评论
>
Funny T-Shirt
购买
$ 17.99
>
Gravity T-Shirt
购买
$ 19.99
>
Isaac Newton
购买
$ 12.99
>
Isaac Newton Finger Puppet
购买
$ 8.99
!Isaac Newton Isaac Newton讨论
添加评论 ## 阅读本文的人还阅读了...
