 本系列文章預(yù)計(jì)會(huì)有20+個(gè)章節(jié)，這套文獻(xiàn)將系統(tǒng)講述科學(xué)與技術(shù)本身,，這里是第七季第1篇--本文較長,，預(yù)計(jì)閱讀8min--大家好，我是Masir,，一位物理學(xué)思想愛好者,。從本季開始我們將物理學(xué)升級為科學(xué)與技術(shù)，考慮科學(xué)的整體性,，我們依然以物理學(xué)為主,，但其他學(xué)科是做支撐。1687年7月5日，星期六,，大約500頁的《原理》在倫敦上市銷售,。這一天在科學(xué)史上值得大書特書，但在當(dāng)時(shí)并沒有掀起任何波瀾,。出版商總共印了大約600冊,，而且歷經(jīng)千辛萬苦才全部賣光，哪怕有匿名評論稱贊這位“無與倫比的作者”寫出了“能夠證明思維力量的最經(jīng)典例子”（這段評論其實(shí)是哈雷寫的）,。 牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書封面注意出版許可處的署名是因其日記而廣為人知的作家薩繆爾·佩皮斯（Samuel Pepys）,，他在1686年7月5日以英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)長的身份批準(zhǔn)了《原理》一書的出版。沒錯(cuò),，這一季我們就從艾薩克·牛頓的故事先開始 ,。
牛頓最了不起的不在于發(fā)現(xiàn)了那么多的知識(shí)點(diǎn),，而在于構(gòu)建起很多龐大的學(xué)科體系,。因此，能夠建立起系統(tǒng)性學(xué)科的人當(dāng)然非常牛,。《巨人的工具》作者斯科特·亞當(dāng)斯（Scott Adams）說：“發(fā)展一個(gè)目標(biāo),，不如建立一個(gè)系統(tǒng),?！蹦繕?biāo)是單一的，而系統(tǒng)是穩(wěn)固的,，另外,，愛因斯坦這樣寫道：“這位才華橫溢的天才奠定了西方思想、研究和實(shí)踐的發(fā)展路線,。這項(xiàng)成就前無古人,，后無來者?！?/section>愛因斯坦后來還評論說,，牛頓最輝煌的成就之一是“首創(chuàng)了一套全面、可行的理論物理學(xué)體系”,。牛頓說：他認(rèn)為自己首先自己是上帝之子，然后才是數(shù)學(xué)家和自然哲學(xué)家，他的工作是通過結(jié)合理論與實(shí)驗(yàn),，從理性的角度理解上帝創(chuàng)造的萬物,。牛頓對自然哲學(xué)的新構(gòu)想并不是憑空出現(xiàn)的，而是數(shù)十年精心思索與細(xì)致研究的成果,。在《原理》一書的開卷語中,，牛頓感謝了以下兩類人對這本書的貢獻(xiàn)：一是古希臘人，他們早在一千多年前就把重心放在了詮釋運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象上,；二是牛頓那個(gè)時(shí)代的思想者,，他們“將自然現(xiàn)象歸結(jié)為數(shù)學(xué)定律”。要想理解牛頓成就的背景,，簡要回顧一下這兩類人的影響會(huì)大有助益,。沒錯(cuò)，一個(gè)是運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的思考,，一個(gè)是數(shù)學(xué)定律的啟發(fā),！我們先談?wù)劰畔ＥD人是他們教會(huì)了歐洲人“思考”這門藝術(shù)。古希臘人最接近現(xiàn)代意義的科學(xué)的當(dāng)屬亞里士多德,，我們之前物理學(xué)第四季闡述世界觀的時(shí)候,，詳細(xì)有亞里士多德的世界觀，以及為什么會(huì)是這樣的世界觀,。亞里士多德雖然研究范圍頗廣,，但是卻存在一個(gè)致命問題，那就是他的體系中根本沒有數(shù)學(xué)的位置,。例如,，他拒絕使用算術(shù)和幾何學(xué)方法。要知道,，當(dāng)他開始思考科學(xué)問題時(shí),，這兩門學(xué)科已經(jīng)有幾千年的基礎(chǔ)了。算術(shù)和幾何學(xué)這兩個(gè)數(shù)學(xué)分支都是以人類經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),，由思想家發(fā)展起來的,。這些思想家邁出了從對現(xiàn)實(shí)世界的觀察轉(zhuǎn)變到對一般抽象規(guī)則的歸納的關(guān)鍵一步。幾何學(xué)（空間中點(diǎn),、線與角之間的關(guān)系）的起源時(shí)間倒是比較容易追溯：在公元前3000年左右,。當(dāng)時(shí)，古巴比倫人和古印度河流域的人們開始研究陸地,、海洋與天空,。然而，在亞里士多德的眼中,，科學(xué)這門學(xué)科里并沒有數(shù)學(xué)的一席之地,。他認(rèn)為,，“數(shù)學(xué)方法并不是一種自然科學(xué)方法”。亞里士多德對數(shù)學(xué)的排斥態(tài)度與他的老師柏拉圖以及另一位著名古希臘人畢達(dá)哥拉斯的哲學(xué)理念背道而馳,。畢達(dá)哥拉斯學(xué)派致力于對算術(shù),、幾何、音樂和天文的研究,，他們認(rèn)為整數(shù)非常重要,。比如，畢達(dá)哥拉斯學(xué)派非常擅長解釋音樂和聲與幾何物體之間的關(guān)系,，這讓他們相信,，要想從本質(zhì)上理解宇宙的運(yùn)作方式，整數(shù)是必不可少的關(guān)鍵所在,。柏拉圖則認(rèn)為數(shù)學(xué)是哲學(xué)的基礎(chǔ),，并且確信幾何學(xué)是通向理解世界運(yùn)作方式之門的鑰匙。不過,，亞里士多德逝世不到25年,，古希臘思想家歐幾里得就為數(shù)學(xué)思想引入了嚴(yán)格的新標(biāo)準(zhǔn)。在他的十三卷本巨著《幾何原本》中,，歐幾里得清晰且全面地闡述了幾何學(xué)基礎(chǔ),，為這門學(xué)科的邏輯推理設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。就這樣,，數(shù)學(xué)也變得越發(fā)實(shí)用了,。阿基米德特別擅長將數(shù)學(xué)思維運(yùn)用到發(fā)明創(chuàng)造中去，比如他的螺旋抽水機(jī)和拋物面鏡,。到了16世紀(jì)中葉,，數(shù)學(xué)在幾乎所有物理學(xué)分支中都占據(jù)了重要地位，比如天文學(xué),、光學(xué),、水力學(xué)，甚至包括音樂,。涉及數(shù)學(xué)與世界關(guān)系的新觀點(diǎn)越來越受歡迎,，人們逐漸開始質(zhì)疑統(tǒng)治了基督教和伊斯蘭教思想長達(dá)2000年的亞里士多德式思維,。而引發(fā)這股思潮的一大重要事件的導(dǎo)火索就是尼古拉·哥白尼于1543年提出的觀點(diǎn)：宇宙的中心并非地球,，而是太陽。當(dāng)然,，因?yàn)榻虝?huì)的原因,，哥白尼發(fā)布這個(gè)觀點(diǎn)的時(shí)候已經(jīng)是晚年。細(xì)節(jié)我們物理學(xué)第1~2季有談到,，這里不做詳細(xì)贅述了,。后來，開普勒來說，上帝就是“宇宙的設(shè)計(jì)師”,。上帝創(chuàng)世的時(shí)候必然遵循了某種計(jì)劃,，而人類可以通過幾何學(xué)（開普勒認(rèn)為它是一門充滿神性的科學(xué)）去理解這個(gè)計(jì)劃。而伽利略常常強(qiáng)調(diào)把對科學(xué)理論的預(yù)測與對現(xiàn)實(shí)世界的觀察結(jié)果放在一起比較的重要性：這種信念讓他成了愛因斯坦眼中的“現(xiàn)代物理學(xué)之父”,，哪怕伽利略習(xí)慣夸大他得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,。伽利略在數(shù)學(xué)領(lǐng)域也有諸多建樹，并且大力贊揚(yáng)數(shù)學(xué)對人類理解自然世界的重要性,。不過,，開普勒和伽利略都沒有完全掌握未來科學(xué)的核心理念——描述自然世界的定律適用于宇宙各處，或許還適用于宇宙誕生以來的各個(gè)時(shí)間點(diǎn),。笛卡兒在他的著作《哲學(xué)原理》中介紹了自己的想法,。笛卡兒《哲學(xué)原理》中用到的數(shù)學(xué)知識(shí)非常少，并且也沒有說明實(shí)驗(yàn)者可以如何檢驗(yàn)自己提出的機(jī)械理論,，比如笛卡兒自己提出的巨大物質(zhì)旋渦推動(dòng)行星環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)的理論,。當(dāng)時(shí)倫敦最杰出的實(shí)驗(yàn)學(xué)家羅伯特·胡克是笛卡兒的狂熱崇拜者，但他也逐漸對當(dāng)時(shí)盛行的只靠思考和想象研究科學(xué)的方法失去了耐心：“事實(shí)情況是,，長期以來,，對自然的科學(xué)研究一直只靠著大腦和想象力來進(jìn)行。這種狀況已經(jīng)維持了太長時(shí)間了,，現(xiàn)在是時(shí)候讓研究方法回歸到對物質(zhì)和肉眼可見事物的樸素而堅(jiān)實(shí)的觀察上來了,。”當(dāng)胡克在1665年寫下這句話時(shí)，22歲的艾薩克·牛頓正在數(shù)學(xué)和自然哲學(xué)這兩個(gè)領(lǐng)域做出驚人的創(chuàng)造性工作,。那個(gè)時(shí)候,，牛頓已經(jīng)充分了解了古希臘人的思想，甚至還在一個(gè)筆記本上寫下了一句古老的學(xué)術(shù)諺語：“吾愛柏拉圖,，吾愛亞里士多德,，吾尤愛真理?！?/section>牛頓對開普勒,、伽利略和笛卡兒的發(fā)現(xiàn)，以及他們和其他思想家就推翻亞里士多德思想取得的共識(shí)也相當(dāng)熟悉,。在牛頓學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中,，最重要的事件是他閱讀了笛卡兒的《幾何學(xué)》：用著名牛頓研究者戴維·懷特賽德（DavidWhiteside）的話來說，牛頓在大約看到這本書的100頁時(shí),，燃起了“對數(shù)學(xué)的極大熱情”,。如果牛頓當(dāng)時(shí)就把他在這一時(shí)期的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)全部出版的話，人們一定會(huì)覺得他就是這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的世界頂尖專家之一,，盡管牛頓的同事幾乎都不知道他究竟做了什么,。直到差不多25年之后,，他才被世人認(rèn)可，當(dāng)時(shí),，牛頓開始以數(shù)學(xué)和定量觀察為基礎(chǔ),，把科學(xué)轉(zhuǎn)為對自然世界更為系統(tǒng)的研究。他在自己的代表作中就是這樣做的,，這部作品也成了人類思想史上最重要的著作之一,。當(dāng)然，不是發(fā)明了數(shù)學(xué),，而是發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué),。自宇宙大爆炸以來，數(shù)學(xué)就已經(jīng)存在了,。人類從只是在漫漫長夜的歷史中不斷發(fā)現(xiàn)了它,。牛頓是不是天才？當(dāng)然是,！牛頓是在合適的時(shí)間出現(xiàn)的合適思想家,。我想，如果不是牛頓,，整個(gè)人類的科技進(jìn)步史可能會(huì)慢一丟丟,。
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