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第18章 牛顿的光辉 科学革命的灯塔（第1页）

一、少年时代1643年1月4日，艾萨克·牛顿出生于英格兰林肯郡伍尔索普村的伍尔索普庄园。当时英格兰尚未采用教皇的格里高利历，因此他的生日被记载为1642年的圣诞节（12月25日）。牛顿出生前三个月，他同样名为艾萨克的父亲不幸去世，留下了他的母亲汉娜·艾斯库独自一人抚养这个早产且非常瘦小的孩子。据传闻，汉娜曾说过，牛顿刚出生时小得可以把他装进一夸脱的马克杯中。这种早产的体质使得牛顿在童年时期显得格外脆弱，但也可能激发了他后来对科学和自然现象的强烈兴趣。牛顿三岁时，母亲汉娜改嫁给了邻村的巴纳巴斯·史密斯牧师，并搬进了史密斯的家中。牛顿因此被托付给外祖母玛杰里·艾斯库照顾。年幼的牛顿对母亲的改嫁感到非常不满，他对继父巴纳巴斯·史密斯也充满了敌意。这种情感在他的日记中有所体现，他曾写道：“威胁我的继父与生母，要把他们连同房子一齐烧掉。”这种敌意虽然反映了他内心的痛苦，但也可能促使他在孤独中寻找自我安慰和兴趣所在。1648年，牛顿被送到附近的村庄学校接受基础教育。少年时期的牛顿并不是一个神童，他的学习成绩平平，甚至有时表现不佳。然而，他对书籍和知识的热爱却日益增长。他特别喜欢阅读关于机械模型制作的书籍，这些书籍激发了他对机械原理的兴趣。牛顿开始动手制作各种小玩意，如风车、木钟和折叠式提灯等。这些自制的玩具不仅锻炼了他的动手能力，也培养了他的创新思维。据说，牛顿在掌握了风车的机械原理后，自己制造了一架磨坊的模型。为了使模型运转起来，他将一只老鼠绑在一架有轮子的踏车上，并在轮子的前面放置了一粒玉米，正好是老鼠够不到的位置。老鼠为了吃到玉米，不断地跑动，从而带动轮子不停地转动。这个创意不仅展示了牛顿对机械原理的深刻理解，也体现了他独特的想象力和实验精神。除了机械模型，牛顿还对其他科学实验表现出浓厚的兴趣。有一次，他放风筝时在绳子上悬挂了一盏小灯，夜晚时村里的居民看到天空中飘动的灯光，惊疑不已，以为是彗星出现。牛顿还喜欢绘画和雕刻，尤其是刻制日晷。他在家中的墙角、窗台上到处安放着他亲手刻画的日晷，用来观察日影的移动。二、求学时期1654年，11岁的艾萨克·牛顿离开家乡伍尔索普，前往距离十几公里远的金格斯皇家中学就读。这所中学是他求学生涯的重要。牛顿的母亲汉娜原本希望他成为一名农民，继承家族的农业事业，但牛顿本人对农业毫无兴趣，他酷爱读书，对知识有着强烈的渴望。在金格斯皇家中学，牛顿的学习成绩非常突出，他对自然现象充满好奇心，特别是对颜色、日影四季的移动以及几何学和哥白尼的日心说等科学问题表现出浓厚的兴趣。在中学期间，牛顿曾经寄宿在药剂师威廉·克拉克的家中。克拉克的药店不仅为牛顿提供了一个安静的学习环境，还让他接触到了化学实验。这段经历对牛顿的科学兴趣产生了深远的影响。他开始尝试各种小实验，制作小工具和小发明，如用木箱和玻璃瓶制成的水钟，通过控制水流来定时唤醒自己。这种自制的水钟不仅展示了牛顿的创造力，也反映了他对精确测量和时间管理的重视。牛顿在中学的学习生活充满了对知识的追求。他分门别类地记录读书笔记，喜欢进行各种小实验和小发明。有一次，牛顿的舅父詹姆士对他产生了怀疑，便跟踪他到市镇上去。结果发现，牛顿伸着腿，躺在草地上，聚精会神地钻研一个数学问题。牛顿的好学精神感动了舅父，舅父劝说母亲让牛顿继续上学，并鼓励他上大学读书。牛顿的母亲最终同意了，牛顿得以重返学校，继续他的求学之路。尽管牛顿在金格斯皇家中学表现出色，但由于家庭经济困难，母亲还是决定让他停学回家务农，赡养家庭。牛顿虽然顺从了母亲的安排，但内心依然渴望学习。他一有机会便埋头书卷，经常忘记干活。每次母亲派他和佣人一起去市场，熟悉做生意的技巧时，他总是恳求佣人独自去市场，自己则躲在树丛后看书。有一次，牛顿在暴风雨中跑来跑去测验风力，全身湿透，母亲见状惊呆了，担心他真的疯了。在舅父的劝说下，母亲终于同意牛顿继续上学。1661年6月3日，18岁的牛顿从金格斯皇家中学毕业，考入了剑桥大学三一学院。在剑桥大学，牛顿的学习环境发生了显着变化。当时的三一学院仍然以亚里士多德的学说为基础进行教学，但牛顿对这种传统教育方式并不满意。幸运的是，他在三年级时遇到了一位对他的学术生涯产生重大影响的导师——伊萨克·巴罗教授。巴罗教授是英国第一位获得“卢卡斯数学教授席位”的学者，他将哥白尼、开普勒、伽利略和笛卡儿的近代自然科学理论和研究方法传授给学生。巴罗教授很快发现了牛顿的天赋，举荐他为研究生。，！1665年，牛顿在剑桥大学获得了学士学位，并留在大学继续研究。同年，他发现了广义二项式定理，并开始发展一套新的数学理论，这就是后来为世人所熟知的微积分学。然而，1665年6月，伦敦爆发了大瘟疫，剑桥大学为了预防疫情关闭，牛顿不得不回到家乡伍尔索普村。在接下来的两年里，牛顿在家中继续进行科学研究，这段时间被称为他的“奇迹年”。在这两年中，牛顿不仅进一步发展了微积分学，还对光学和万有引力定律进行了深入研究。他利用三棱镜将白光分解成七色光谱，揭示了白光是由多种颜色的光混合而成的。这一发现不仅解释了彩虹的形成机制，还为光谱分析技术的发展奠定了基础。此外，牛顿还提出了万有引力定律三、政治生涯1667年3月，艾萨克·牛顿回到剑桥大学，继续在巴罗教授的指导下进行研究。他在自己的房间后面设立了一个实验室，这里成了他进行各种实验和研究的场所。牛顿在这里制成了一台放大40倍的反射望远镜，能够清楚地看到木星的四个卫星。这项发明不仅展示了他在光学领域的卓越才能，还为后来的天文观测提供了重要工具。此外，牛顿还在数学上提出了非线性方程的解法，这一成果为他赢得了学术界的关注。牛顿的专注和勤奋在朋友们中间传为佳话。据说，有一次他煮鸡蛋时，竟然误将怀表当作鸡蛋放入锅中煮了。这些趣闻轶事不仅展现了牛顿的幽默感，也反映了他对待科学研究的认真态度。1669年10月29日，26岁的牛顿在巴罗教授的推荐下，接替巴罗成为第二位“卢卡斯数学教授席位”的拥有者。这一职位使他能够在剑桥大学继续进行深入的科学研究，并且在学术界崭露头角。牛顿担任这一职务长达26年，直到53岁。1672年，牛顿被推选为伦敦皇家学会会员。为了表达谢意，他向学会干事巴格提交了一篇关于光色来源的论文，提出光是与以太相互作用产生的高速度粒子流。这篇论文是牛顿公开发表的第一篇科学论文，刊载于《皇家学会哲学杂志》上。然而，牛顿的这一论点与皇家学会创始人之一、科学家罗伯特·胡克倡导的波动说产生了冲突，引发了一场激烈的学术争论。波动说认为光是以太的纵向振动，振动频率决定光色，这一观点不久又得到了荷兰科学家克里斯蒂安·惠更斯的支持。这场关于光的本性的争论持续了很长时间，直到20世纪才以光的波粒二象性为结论告一段落。牛顿对这场争论感到厌倦，曾在写给朋友的信中抱怨道：“因为我发表了先前的论文，引起了许多非议，使我精神上受到沉重打击。我失去了平静而有意义的幸福生活，而被这无聊的争吵弄得心绪烦乱。这真是无聊透顶，我越来越后悔，不该轻率地发表那篇论文。”1688年，英国发生了“光荣革命”，第二年，牛顿被剑桥大学推选为国会议员。尽管他在政治上的表现不如在科学上的成就显着，但这一经历使他更加关注国家事务和社会问题。不久，牛顿的母亲汉娜病逝，但这并未影响他继续进行科学研究，尤其是光学领域的研究。1692年，牛顿完成了光学手稿的整理工作，并从机械力学体系出发，提出了经典宇宙学说。这一理论进一步巩固了他在科学界的地位。1696年，牛顿的同学查尔斯·蒙塔古出任财政大臣。当时英国的货币制度非常混乱，国内外信用受损。蒙塔古请牛顿担任英国皇家造币厂副厂长，解决货币困难。1699年，牛顿升任造币厂厂长，任职直至去世。这一职位通常被认为是闲职，但牛顿却非常认真地对待。他主持了英国历史上最大规模的货币重铸工作，有效解决了货币混乱的问题。牛顿估计当时大约有20的硬币是伪造的，为了打击伪造货币的行为，他亲自担任太平绅士，成功将多名伪造者绳之以法。1703年，60岁的牛顿被推选为皇家学会会长，这一职位他担任了24年，是历任会长中任期最长的之一，仅次于约瑟夫·班克斯。牛顿利用这一身份积极进行科学组织活动，推动了数学、物理学和天文学的发展。他在近代科学史上的地位无可动摇，被誉为科学革命的灯塔。1704年，牛顿的《光学》一书问世，副标题为“关于光的反射、折射、弯曲和颜色的论述”。这本书总结了牛顿在光学领域的研究成果，是牛顿对前人一切原理和定律的综合。同年，他还出版了《三次曲线枚举》《利用无穷级数求曲线的面积和长度》《流数法》等数学着作，进一步巩固了他在数学领域的地位。1705年，安妮女王封牛顿为爵士，表彰他在科学领域的杰出贡献。成为爵士后，牛顿在伦敦威斯敏斯特附近的杰尔明设有自己的公馆，还在乡下买了一所庄园。这一荣誉不仅是对牛顿个人成就的认可，也是对科学家地位的提升。，！1711年，牛顿发表了《使用级数、流数等等的分析》，进一步完善了他的数学理论。四、与世长辞1727年3月，艾萨克·牛顿在出席了皇家学会的例会后突然发病。此时的牛顿已经84岁高龄，身体状况每况愈下，长期的科研工作和精神压力使他的健康受到了严重影响。据传，牛顿患有肾结石症，这可能是导致他此次发病的原因之一。病情迅速恶化，牛顿被紧急送往位于伦敦附近肯吉敦的家中。在生命的最后几天，牛顿仍然保持着清醒的头脑，他对人生和科学的反思达到了一个新的高度。据说，他的临终遗言是：“我不知道世上的人对我怎样评价。我却这样认为：我好像是在海滨上玩耍的孩子，时而拾到几块莹洁的石子，时而拾到几片美丽的贝壳并为之欢欣。那浩瀚的真理的海洋仍展现在面前。”这句话不仅展现了牛顿谦逊的态度，也表达了他对科学无尽追求的深刻认识。在他看来，尽管自己取得了诸多成就，但相对于浩瀚的真理之海，这些成就只是微不足道的一部分。1727年3月31日（格里高利历），牛顿在拂晓前逝世，享年84岁（未满85岁）。他的离世引起了社会各界的广泛关注和深切哀悼。作为英国科学界的泰斗，牛顿的逝世标志着一个时代的结束，但他的科学遗产将永远激励着后人。牛顿被安葬在威斯敏斯特教堂（西敏寺），这座教堂是英国历史上许多重要人物的安息之地。牛顿的墓地位于威斯敏斯特教堂正面大厅的中央，也就是中殿（nave）那里。墓地上方耸立着一尊牛顿的雕像，雕像中的牛顿倚坐在一堆书籍上，双手没有合十，显得从容而深邃。两侧各有一位天使，象征着他的智慧和贡献。雕像旁边还有一个巨大的地球造型，以此纪念他在科学上的伟大功绩。牛顿的墓碑上镌刻着：“让人们欢呼这样一位多么伟大的人类荣耀曾经在世界上存在。”这句话简洁而深刻地概括了牛顿的一生和他的伟大贡献。：（）古代历史着名人物