第四章 事物的测定
找到了治愈癌症的方法,但又记不清处方放在哪里了。在哈雷的敦促之下,牛顿答应再算一遍,便拿出了一张纸。他按诺言做了,但做得要多得多。有两年时间,他闭门不出,精心思考,涂涂画画,最后拿出了他的杰作:《自然哲学的数学原理》,更经常被称之为《原理》。
极其偶然,历史也只有过几次吧,有人作出如此敏锐而又出人意料的观察,人们无法确定究竟哪个更加惊人--是那个事实还是他的思想。《原理》的问世就是这样的一个时刻。
它顿时使牛顿闻名遐迩。在他的余生里,他将生活在赞扬声和荣誉堆里,尤其成了英国因科学成就而被封为爵士的第一人。连伟大的德国数学家戈特弗里德·莱布尼兹也认为,他对数学的贡献比得上在他之前的所有成就的总和,尽管在谁先发明微积分的问题上,牛顿曾跟他进行过长期而又激烈的斗争。quot;没有任何凡人比牛顿本人更接近神。quot;哈雷深有感触地写道。他的同时代人以及此后的许多别人对此一直怀有同感。
《原理》一直被称为quot;最难看懂的书之一quot;(牛顿故意把书写得很难,那样就不会被他所谓的数学quot;门外汉quot;纠缠不休),但对看得懂的人来说,它是一盏明灯。它不仅从数学的角度解释了天体的轨道,而且指出了使天体运行的引力--万有引力。突然之间,宇宙里的每种运动都说得通了。
《原理》的核心是牛顿的三大运动定律(定律非常明确地指出,物体朝着推力的方向运动;它始终做直线运动,直到某种别的力起了作用,使它慢下来或改变它的方向;每个作用都有相等的反作用)以及他的万有引力定律。这说明,宇宙里的每个物体都吸引每个别的物体。这似乎不大可能,但当你在这里坐着的时候,你在用你自己小小的(的确很小)引力场吸引你周围的一切事物--墙壁、天花板、灯、宠物猫。而这些东西也在吸引你。是牛顿认识到,任何两个物体的引力,再用费曼的话来说,quot;与每个物体的质量成正比,以两者之间距离的平方反比来变化quot;。换一种说法,要是你将两个物体之间的距离翻一番,两者之间的引力就弱4倍。这可以用下面的公式来表示:F=G
这个公式对我们大多数人来说当然是根本没有实际用途的,但至少我们欣赏它的优美,它的简洁。无论你走到哪里,只要做两个快速的乘法,一个简单的除法,嘿,你就知道你的引力状况。这是人类提出的第一个真正有普遍意义的自然定律,也是牛顿到处深受人们尊敬的原因。
《原理》的产生不是不带戏剧性的。令哈雷感到震惊的是,当这项工作快要完成的时候,牛顿和胡克为谁先发明了平方反比定律吵了起来,牛顿拒绝公开关键的第三卷,而没有这一卷,前面两卷就意义不大。只是在进行了紧张的穿梭外交,说了许多好话以后,哈雷才最后设法从那位脾气怪僻的教授那里索得了最后一卷。
哈雷的烦恼并没有完全结束。英国皇家学会本来答应出版这部作品,但现在打了退堂鼓,说是财政有困难。前一年,该学会曾经为《鱼类史》下了赌注,该书成本很高,结果赔了老本;他们担心一本关于数学原理的书不会有多大销路。哈雷尽管不很富裕,还是自己掏钱支付了这本书的出版费用。和以往一样,牛顿分文不出。更糟糕的是,哈雷这时候刚刚接受学会的书记员的职位,他被告知,学会已经无力给他答应过的50英镑年薪,只能用几本《鱼类史》来支付。
牛顿定律解释了许许多多事情--海洋里潮水的飞溅和翻腾;行星的运动;为什么炮弹着地前沿着一条特定的弹道飞行;虽然我们脚下的行星在以每小时几百公里的速度旋转,为什么我们没有被甩进太空--这些定律的全部意义要费好大工夫才能领会。但是,它们揭示的事实几