牛津通识读本：牛顿新传 [0]
Copyright © Rob Iliffe 2007
Newton was originally published in English in 2007.
This Bilingual Edition is published by arrangement with Oxford University
Press and is for sale in the People's Republic of China only，excluding Hong Kong SAR，Macau SAR and Taiwan，and may not be bought for export therefrom.
Chinese and English edition copyright © 2013by Yilin Press，Ltd
著作权合同登记号图字：10-2007-046号
书名 牛顿新传
作者 【英】罗布·艾利夫
译者 万兆元
责任编辑 於梅
出版发行 译林出版社
ISBN 9787544732802
关注我们的微博：@译林出版社
关注我们的微信：yilinpress
意见反馈：@你好小巴鱼
目录
CONTENTS
前言
序言
第一章 一位爱国者
第二章 哲学式玩耍
第三章 神奇岁月
第四章 挑剔的大众
第五章 真正的炼金术哲学家
第六章 少数蒙选者之一
第七章 神圣之书
第八章 都市之中
第九章 万有之主
第十章 马人与其他动物
注释
前言
在维多利亚女王时代的英国，每位学童都知道艾萨克·牛顿爵士是一位无与伦比的数学天才和科学天才，而且大部分学童还能基本道出牛顿的主要科学发现。在光学上，牛顿发现白光并不是自然界中的基本元素，而是由几种更基本、更原始的光线混合组成的。物体之所以呈现出一定的颜色，是因为物体具有反射某些色光而吸收其他色光的属性。在数学领域，牛顿发现了二项式定理和微积分的基本定律。二项式定理用于展开两个变量之和的任何次幂，而微积分研究的是任意变量（一条曲线的形状或一个移动物体的速度）的瞬时变化率问题，同时也提供了计算曲线面积和曲面体积的技巧（当然还有其他用途）。牛顿在数学和光学上的成就过了好几十年才完全为他的同代人所接受，这首先是因为他只给少数几个同代人展示过自己的工作成果，其次是因为许多同代人感到他的工作成果难以让人重复，而且太具革新性，不易领会。
牛顿体系的辉煌巅峰在于他1687年出版的《数学原理》[1]。在《原理》中，牛顿提出了运动三定律以及万有引力这一不可思议的概念。所谓万有引力，是指所有大质量物体都在根据一条数学定律不断地吸引其他一切物体。牛顿使用诸如“质量”与“引力”等全新的概念，以运动定律的形式宣布：（一）除非受到某种外力的作用，否则一切物体都将一直处于运动状态或静止状态；（二）一切物体所处状态的变化与引起此变化的力成比例，且与该外力的方向一致；（三）对于每一个作用力，总有一个大小相等而方向相反的作用力。对牛顿在该领域成果的后续研究形成了18世纪天体力学的基础，一门全新的、堪称正确的关于地球与天体的物理学（狭义相对论与广义相对论效应除外）由此诞生了。由此可见，绝大多数受过良好教育的人将牛顿视为理性之奠基者并不是没有道理的。
除此之外，维多利亚时代的人们也知道艾萨克爵士既是一个痴迷的炼金术士，也是一个激进的异教徒。为了理解牛顿生活与工作的这些匪夷所思的方面，当时的英国精英们可谓绞尽了脑汁。同时，一些证据还无可争议地表明牛顿对待多位同代人的方式应该受到谴责。从那以后，如何解释牛顿的人格以及如何调和牛顿工作的“理性”方面与“非理性”方面便一直挑战着历史学家们。另外，直到20世纪70年代，人们才有机会接触并认真研究牛顿的许多重要论文，这就意味着只有在过去二三十年中我们才有可能勾勒出一幅较为均衡的牛顿的工作图。
虽然人们早就知道牛顿有着这些显然是很古怪的兴趣，而且牛顿本人无疑认为这些研究要比他那些“更令人尊敬”的追求更有意义，但是近期一些流行的牛顿传记却不断地大肆渲染这些不那么正统的成分，就好像头一回描述这些东西似的。可是，这些传记既没有提出什么新的见解，也没有利用前些年才得以上网的、内容惊人的材料。大部分传记还夸张地声称牛顿智力活动的各个领域之间有着这样或那样的联系。为了纠正这些问题，这本对牛顿的介绍一方面吸纳了近期的学术研究成果，另一方面也利用了新近才得以上网的著作副本。这样一来，与近期那些传记中的形象相比，本书中所描绘的牛顿显得要奇怪得多。
序言
陆埮
译林出版社的於梅编辑打来电话要我为该社即将出版的《牛顿新传》（英国罗布·艾利夫著，万兆元译）的中文译本写个序，并把书稿寄给了我。对于我们从事物理和天文工作的人来说，牛顿当然是这个领域的先驱人物，出版他的传记自然是一件有意义的事。
四年以前的2005年被联合国规定为国际物理年，也可以叫做爱因斯坦年，标志性的事件是一百年前（1905）爱因斯坦在他二十六岁这一年内，发表了五篇划时代的物理论文，这一年被认为是爱因斯坦的奇迹年。那一年，他创建了狭义相对论、证明了E=mc 2、发表了光电效应（量子论的奠基性论文，诺贝尔奖获奖之作）和布朗运动（皮兰因用实验证明了爱因斯坦的布朗运动理论而获得诺贝尔奖）。谈起爱因斯坦，人们自然会同时提起牛顿，他们两人常常被相提并论。说来也巧，牛顿也有他的奇迹年，那是在他二十三至二十四岁期间（1665－1666），当时他刚从英国剑桥大学三一学院毕业在家躲避瘟疫。这两年，牛顿的科学思想十分活跃，遍及数学、光学和力学，几乎把他一生中大多数重要科学创造的蓝图规划了出来。
牛顿的科学贡献主要在如下三个方面。1）数学方面：他发展了无穷级数理论，证明了二项式定理，求出了任意幂二项式的级数展开式，特别是创立了微积分。2）光学方面：他发现了分光现象，用三棱镜将太阳光进行分解，证明白光是由不同颜色（即不同波长）的光混合而成，这一发现为光谱分析打下了基础。牛顿还把一个凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下看到了明暗相间的同心圆圈，人称“牛顿环”。对于光的本性，牛顿还提出了光由微粒组成的学说。此外他还首次制成了反射式望远镜，这在天文学上也具有里程碑的意义。3）力学方面：这是牛顿最主要的科学贡献。他提出了力学三定律，构成了完整的力学体系。他还发现了人类所知的第一种基本作用力——万有引力定律。无论月亮绕地球运动，还是行星绕太阳运动，万有引力都是支配它们的唯一的一种力，而且与地面上物体所受的重力实属同一种力。万有引力的提出第一次显示了地上的规律和天上的规律实际是统一的，因此，牛顿已经完全奠定了天体力学的基础。人们精确计算行星、卫星的运动，以及人们发射人造卫星，均需要依据这些规律。事实上，他不仅提出了力学定律，而且也提出了包括绝对时间、绝对空间在内的完整的经典力学框架。这是人类提出的第一个完整的科学体系。
科学的发展要有两个前提，一个是能提供正确理论分析的严格的逻辑，一个是能反映客观实际的观察和实验。在牛顿时代，这两个条件已经具备。古希腊的欧几里得几何学已经给出了严格逻辑体系的范例。伽利略、开普勒等已经开创了力学和天体力学的实验和观测工作。牛顿得以在他们的基础上完成了完整的低速度经典力学体系，系统描述了物体的动力学行为他是第一位集大成的科学家。他所处的时代和环境，必然还处于科学发展的早期，还存在着不少非科学甚或迷信的东西。在这样一种环境和氛围中，在这样一种科学发展的过渡时期，作出这样的科学贡献确实十分不易。20世纪上半叶，人们曾发现了一箱子牛顿没有公开过的手稿，包括了他的大量笔记、手稿和私人信件等资料。事实上，牛顿本人也存在着两面性，他不仅发表了《自然哲学的数学原理》和《光学》等著作，总结了他的科学贡献，也留下了五十多万字的炼金术手稿和一百多万字的神学手稿这些非科学的东西。当然，无论从他本人思想达到的程度，还是从他产生的客观效果来看，发表的与未发表的应当区别看待。
这本《牛顿新传》也收集了他的大量鲜为人知的新材料，可以让人们了解，科学是怎样艰难地一步一步地在非常复杂的社会背景中诞生出来的。
第一章 一位爱国者
1727年3月20日（星期一）凌晨1点刚过，艾萨克·牛顿爵士便与世长辞，享年八十四岁。他从前一个星期六傍晚开始，就一直处于昏迷状态。在牛顿弥留期间，其私人医生理查德·米德在身旁负责照料。米德医生后来告诉伟大的法国哲学家伏尔泰，牛顿在临终前承认自己仍是处男之身。照顾牛顿度过临终时光的还有牛顿同母异父妹妹的女儿凯瑟琳及其丈夫约翰·孔杜伊特——后者在牛顿晚年充当过牛顿的私人助手。尽管事务缠身，孔杜伊特还是差不多一个人组织了悼念这位他最终得以认识的伟人的活动，而且我们现今所有关于牛顿私人生活的重要信息，几乎都是在孔杜伊特堪称壮举的监督之下收集起来的。1727年3月底，孔杜伊特操办了在威斯敏斯特教堂举行的牛顿的葬礼，并委托亚历山大·蒲柏撰写了牛顿的墓志铭。其后几年中，孔杜伊特授权当时英国和外国最伟大的艺术家给他心目中的英雄牛顿创作了无数的画像和半身塑像。
有好几年，孔杜伊特都在试图撰写一部翔实可靠的牛顿“全传”，但他始终未能完成这一任务。孔杜伊特曾详细记录了自己与牛顿的一些谈话。为了获得更多关于牛顿科学工作的细节，他还请几位相关人士给他寄来他们关于牛顿的回忆录。牛顿去世一周后，孔杜伊特给巴黎皇家科学院的终身秘书伯纳德·德·丰特奈尔去信，提出愿意给这位法国人提供素材，以供其撰写牛顿的《颂词》之用。孔杜伊特认为这是一个可以确立牛顿在法国的声誉的机会——这个国家一直都极不情愿承认他的姻亲牛顿在科学与数学上的卓越造诣。实际上，一直到18世纪30年代晚期，牛顿的声誉才算在法国牢固地树立起来了。在