【推荐】牛顿到底“牛”在哪?

不知道什么时候社会上出现了一个词“牛人”,这个词至少在我小的时候没有。但是遗憾的是在很多人嘴上的牛人,其实非常的一般,说他们是牛人的那些人只是没有见过世面罢了。

比如说每当中国有科学家在自然杂志上发表一篇论文,就有媒体说,那些人是牛人,什么诺贝尔奖级的、发明国宝级的人才等等。

公平地说,那些人对人类对文明确实有贡献,但是贡献的量级和我们今天要讲的牛顿等人相比,就如同一滴水和整个大海了。

牛顿到底有多牛?

我们从当时人们对他的态度就能看出来了。

牛顿是第一个以非王室身份享受国葬,安葬于西敏寺的人,再往后享受这个殊荣的人,要在一个多世纪以后才出现,当时整个伦敦全城为牛顿送葬。

就在当时,人们就已经开始神话他了。

法国数学家洛必达、侯爵就对牛顿产生了对神一般的崇拜,他问英国人说,牛顿吃饭吧?喝水嘛?睡觉吗?他跟我们一样吗?有类似崇拜情节的还有著名科学家拉格朗日、启蒙思想家伏尔泰等人。

要知道这些人可都是以理性著称的学者,结果也变成了牛顿的脑残粉。

历史局限性的认知差

经过300年牛顿似乎逐渐的走下了神坛,很多人甚至可能会觉得,我认为他不那么牛。

他有历史的局限性,我们不应该以今天的科技水平衡量过去的成就。

我们常讲对于历史事件或者是历史人物,需要在一个放大的时空里面,看对牛顿也是如此。

在中国,人们通常只是将牛顿看成是一个杰出的科学家,而在西方,大家认为他是开启了近代社会的思想家,这两点就有很大的区别了。

大写的牛

牛顿在西方社会里的地位依然是非常崇高的。

2000年时代杂志评选人类历史上最有影响力的人,牛顿排名第二,排名第一的是耶稣。

关于牛顿的生平,我们就不多说了,大家可以搜索一下,我们先说一说,他在科学上的主要贡献。

总结为下面这样几方面。

在数学上发现了2项式定理,与莱布尼茨分别独立发明微积分。

在物理学上奠定了经典力学的基础定义了许多,物理量提出了力学三定律和万有引力定律。

在光学上提出了光的粒子说,发现了光谱发明了牛顿望远镜。

在天文学上利用经典力学和微积分构建了当时最准确的天体运动模型。

在化学上通过对炼金术的研究,提出了原子论的原型以及朴素的物质不灭定律的构想。

当然牛顿最了不起的不在于他发现了那么多的知识点,而在于构建起很多庞大的学科体系。

“牛顿之后”与力学

牛津大学第一任校长格罗斯泰斯特,这位杰出的教育家对大学贡献的关键在于他让高等教育变得具有系统性。因此能够建立起系统性学科的人当然非常牛。

在牛顿之前的数学是初等数学,在他之后才有了高等数学。初等数学和高等数学有什么区别呢?

这可不仅仅是前者容易后者难,而在于他们看待世界的方式是不一样的,在微积分出现之前的初等数学时代,大家研究的对象和解决的问题都是属于静态的。

而牛顿关注到了精确而瞬时的动态计算问题,以及对一个变量长期变化的累积效应的追踪问题。微积分就是解决这样两个动态问题的数学工具。

说这么一大堆什么意思吧,我举一个例子。

芝诺悖论(关于这个悖论,没听说的,可以去找下度娘),这个悖论存在了几百年之久,人们都束手无策,直到微积分的出现,人们才解决了这个问题。从静态到动态、从孤立到统一,这是人类在认识上的一个飞跃。

在物理学上牛顿之前的人,虽然也掌握了很多力学和光学知识,但都是零星的知识点经验的总结不成体系,有些结论甚至和非科学的没有什么区别,是牛顿完成了他们科学化的过程。

建立一个学科体系,首要的任务就是定义清楚,各种基本的概念。

在牛顿之前那些最基本的物理学概念,包括质量、还有力,都没有清晰的定义,甚至是相混淆的。

比如说人们搞不清楚力的惯性,还有动能的区别 ,搞不清楚质量和重量的区别,搞不清楚速度和加速度的区别。这些概念可能你在中学的时候,也区分了很久才搞清楚,更不要说几百年前的人了。

牛顿定义了经典物理学中的这些最基本的概念,然后在此基础之上才提出了力学三定律,进而搭建起整个物理学的大厦。

牛顿的工作重现了当年欧几里德构建公理化几何学的过程,再次向世人展示了构建一个学科体系的方法。

在牛顿之后,各门自然科学都开始从知识点向体系化发展了。

“牛顿之后”与光学

类似的,在光学方面,牛顿提出了完整的例子说。

此前,虽然人类对于光颜色还有视觉的研究历史悠久,但是缺乏定量和系统的分析。

牛顿建立起完整的光学体系,用各种实验证实了他的理论并且用理论解释了光学的各种现象。有了完整而可以重复实验的学说体系,人类对于规律的认识才可能从自发状态进入到自觉状态。

在天文学方面,牛顿通过万有引力定律,阐释了宇宙中日月星辰运行的规律,也从理论上解释了他的前辈开普勒的行星运动三定律。

牛顿就是我在讲日心说,最后提到的早产儿。这件事情,对人类的认知意义很大。因为从此之后,宇宙中星体的运行和各种天文现象就可以变得可预测。人类从此有了非凡的自信心。

与牛顿同时代的科学家雷,利用牛顿的理论准确的预测出一颗彗星回归的时间。虽然雷本人并没有能够等到他的归来,但是73年之后,这颗彗星真的回来了。这颗彗星也因此以雷的名字命名。

在牛顿之前几乎所有的科学发现,都需要先观察到现象,才能发现规律。

但是在牛顿之后,很多发现则是先通过理论推导预测可能观察到的结果,然后再通过实验来证实。

牛顿的分界点

你可能注意到了我在前面这段叙述中用了很多“从牛顿以后”这样的表述,以上所说的科学领域都是以牛顿为分界点开启了新的纪元。

但是牛顿的贡献还不止于此,他在思想领域最大的成就就是将数学、物理学还有天文学这三个原本孤立的知识体系,通过物质的机械运动给统一起来。

因此,牛顿和当时其他科学家们一起确立了一种新的世界观,就是机械论。

简单的讲,机械论认为,我们的世界是客观物质的,是确定的,是可以认识的。物质世界的变化,我们看到的各种现象都可以用各种机械运动来描述。而人类则可以通过对世界的研究,发现那些运动背后确定的规律。

这些描述虽然你在今天听起来,绝对有一些绝对化,但是在人类进步的过程中,这是一次巨大的飞跃。

因为在牛顿之前,人类搞不清楚世界上各种事情是怎么回事,于是就把自己能力所不能及的原因,都想象为神的作用,这就如同今天还有一些人相信金字塔是外星人造的一样。

但是牛顿等人给了人类这个自信,从此,人不再是匍匐在神的面前,而是开始相信自己,这也是为什么西方对牛顿的评价如此之高的原因。

光明与黑暗

诗人亚历山大波普在半夜牛顿牧师写下了这样一句著名的诗句:

自然和自然律隐没在黑暗中。

神说,让牛顿去吧。

万物遂成光明。

这其实就反映出人类在牛顿之前和之后,对世界态度的变化。

在那之后,人类不再觉得自己身处不可知的黑暗了。

必然与幸运

从历史的必然性来看,牛顿的出现不是偶然的。与他同时代的英国出现了一大批顶级科学家,包括弹性定律的提出者胡克、还有雷、博伊尔惠等人。

雷和胡克等人,其实也注意到了行星围绕太阳运动需要一种向心力,也就是来自太阳的引力。只是这些人没有能力完成理论的建立罢了。

不过,如果没有牛顿,可能用不了多久,也会有科学家发现万有引力定律。事实上,雷参与了牛顿原理这本书的出版,并且是这本书第一版的出资人。

这些事实都说明了科技发展的必然性,从历史的偶然性来看,牛顿非常的幸运。

用法国大数学家拉格朗日的话讲,牛顿是那么的幸运,因为发现并建立一个宇宙系统的机会,只能有一次。

因此牛顿可以讲是生逢其时。在牛顿之后,世界上还有很多伟大的科学家出现,但是以一己之力构建多门学科大厦的机会,不会再有了。


我们今天遇到问题的时候,不是求助神,而是通过自己的努力解决问题,并且相信问题一定有答案。

这种自信来自于牛顿的年代。

作者茶壶:chahushui

坐的时间长了,腰间盘突出又严重了,码字不易啊,给个“赞”吧

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