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人類史上，出現(xiàn)過好多危險(xiǎn)病毒，如尼帕、亨德拉、埃博拉、馬爾堡、非典型哮喘等等，這種病毒都很可怕，其中埃博拉病毒能殺害90%的感染者，致命性極高。而冠狀病毒似乎達(dá)不到如此高的致死率，而且其傳播速率很快，給人們帶來的災(zāi)難也極大。
1655年，巴黎霍亂，18個(gè)月內(nèi)牛頓做了哪些？
?艾薩克·牛頓爵士，西班牙皇家學(xué)會(huì)會(huì)長，美國知名的化學(xué)學(xué)家，百科全書式的通才。在熱學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域都有杰出的成果。著有《自然哲學(xué)之物理原理》《光學(xué)》。他在1687年發(fā)表的論文《自然定理》里對(duì)萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定理進(jìn)行了描述，這種描述奠定了隨后三個(gè)世紀(jì)里化學(xué)世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。
在牛頓的一生中，最神秘因此也最令人感興趣的是從1665年7月到1666年年末的18個(gè)月。在這18個(gè)月里，他在好幾個(gè)領(lǐng)域里都做出了劃時(shí)代的發(fā)覺，這種發(fā)覺構(gòu)成了他后來半個(gè)多世紀(jì)全部智力活動(dòng)的核心。
人們熟知的故事是1665年夏天，多倫多地區(qū)爆發(fā)了一場慘絕人寰的流感：老鼠把一種細(xì)菌傳播給人，使人患一種名叫淋巴腺瘧疾的怪病。人一經(jīng)染上這些病牛頓借鑒了誰的定理，就上吐下瀉，發(fā)燒不止，不出兩天必死無疑。在不到三個(gè)月的時(shí)間里，紐約地區(qū)的人口一下子就降低了非常之一。劍橋?qū)W院當(dāng)局為防患于未然，宣布學(xué)院關(guān)掉，全體師生都遣散回去。正進(jìn)行緊張思索研究的牛頓被迫離開中學(xué)回到伍爾索普山莊。
?伍爾索普村牛頓舊址（王克迪攝）
事情還是得回溯到那場對(duì)牛頓非常關(guān)鍵的獎(jiǎng)學(xué)金考試。
巴羅的點(diǎn)撥使牛頓懂得了兩個(gè)重要的東西。一是他必須把握像《幾何起初》那樣精密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系，否則他的學(xué)識(shí)再淵博再豐富也是支離破碎、殘缺不全的；再就是，他必須學(xué)會(huì)用專門的理論方法和物理方式，來充分抒發(fā)自己對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和研究。聰明的牛頓一旦體悟到這兩點(diǎn)，立刻就埋首鉆研《幾何起初》。他還仔細(xì)研究了當(dāng)時(shí)幾位數(shù)學(xué)大師的新著，包括瓦里斯（John，1616-1703）的《無窮算術(shù)》，他又再度研究了笛卡兒的《幾何學(xué)》。在當(dāng)時(shí)人看來，這種都是最深?yuàn)W的物理專著，很難看懂。而且牛頓只用一年左右的時(shí)間就不但完全理解了作者的思想，還在她們的書中發(fā)覺了大量錯(cuò)誤，同時(shí)記下了大量筆記。非常令人驚訝的是，牛頓簡直像是在與作者賽跑一樣，一邊讀書，一邊不斷趕超作者，一項(xiàng)接著一項(xiàng)地做出偉大發(fā)覺。
?瓦里斯（John，1616—1703）
?笛卡兒（Rene，1596—1650）
1665年年初，牛頓首先發(fā)覺了二項(xiàng)式定律。他閱讀瓦里斯《無窮算術(shù)》時(shí)，遭到求曲線包圍面積估算方式的啟發(fā)，把瓦里斯的整數(shù)冪有限項(xiàng)級(jí)數(shù)估算推廣到分?jǐn)?shù)冪無窮級(jí)數(shù)。他發(fā)覺，新的無窮級(jí)數(shù)用于求解面積問題非常便捷，就進(jìn)一步用無窮級(jí)數(shù)求開方和作乘法。在這個(gè)過程中，他成功地總結(jié)出二項(xiàng)展開式中變量的指數(shù)變化規(guī)律和每一項(xiàng)系數(shù)的變化規(guī)律，得到后來以他的名子命名的牛頓二項(xiàng)式定律。更為重要的是，他從這一發(fā)覺中懂得了，把一個(gè)理論從特殊推廣到通常的強(qiáng)悍思維力量。后來，他的最重要的理論研究，都成功地由某些推廣到普遍，最終產(chǎn)生龐大的思想體系，并在其不朽名著《自然哲學(xué)之物理原理》中得到完美彰顯。
?《自然哲學(xué)之物理原理》英文版
?《自然哲學(xué)之物理原理》中譯本
緊接著，他進(jìn)一步發(fā)展了無窮級(jí)數(shù)的應(yīng)用，這既可以看作是對(duì)二項(xiàng)式研究的推廣，也可以看作是對(duì)一些特殊函數(shù)研究的推廣。在這項(xiàng)研究中，牛頓把幾何學(xué)研究中一些非常困難的問題(如求曲線包圍的面積)轉(zhuǎn)化成代數(shù)估算。其中有特殊重要意義的，是牛頓發(fā)覺了可以把對(duì)數(shù)估算用無窮級(jí)數(shù)展開進(jìn)行。牛頓后來在進(jìn)行異常繁瑣的天文估算時(shí)，這一發(fā)覺非常有幫助。
就在這時(shí)，大流感來襲，中學(xué)關(guān)掉了。牛頓回到了伍爾索普。他很快發(fā)覺哪里的生活干擾他的研究，又遷往漢弗萊·巴賓頓先生的家里，在那兒渡過了18個(gè)月中的大部分時(shí)間，這中間他還回過一次劍橋，去查找所須要的資料。那不朽的18個(gè)月一開始，牛頓就著手驗(yàn)算自己的無窮級(jí)數(shù)。在一份極為知名的原稿里，牛頓把一個(gè)對(duì)數(shù)展開為無窮級(jí)數(shù)牛頓借鑒了誰的定理，仍然把它估算到小數(shù)點(diǎn)后第55位，那張草稿中寫滿了數(shù)字和符號(hào)。牛頓為了易于估算位數(shù)，每隔5位數(shù)字就用冒號(hào)隔開一次。后來，牛頓在從事天體估算時(shí)，大量運(yùn)用了這些級(jí)數(shù)展開法，其工作量之大，令人嘆為觀止。
?大英圖書館前現(xiàn)代雕像：估算著的牛頓
在研究級(jí)數(shù)時(shí)，牛頓注意到，要把函數(shù)展開為無窮級(jí)數(shù)必須引入無窮小概念，以保證級(jí)數(shù)具有收斂特點(diǎn)。這一發(fā)覺本身就是對(duì)數(shù)學(xué)研究的一項(xiàng)重要貢獻(xiàn)。但是，牛頓沒有到此止步，他把無窮小引進(jìn)到笛卡兒的座標(biāo)系中，對(duì)函數(shù)關(guān)系中自變量的無窮小量變化與相應(yīng)的函數(shù)變化量之間的比列和關(guān)系加以考查，進(jìn)而發(fā)覺了有史以來人類所把握的最為強(qiáng)有力的物理剖析工具——微分方式和概念，他當(dāng)時(shí)稱之為流數(shù)法。
有了流數(shù)法，牛頓輕而易舉地做到了當(dāng)時(shí)人們非常想做而又做不到的事：求一條曲線的切線，求曲線的變化率以及變化率的變化率、求函數(shù)的極大值和極小值，用統(tǒng)一方式求曲線所圍的面積，等等。牛頓進(jìn)一步發(fā)覺，這些流數(shù)法可以直接用，也可以反著用。直接用時(shí)，可以求出曲線的切線(或函數(shù)的求導(dǎo))；反著用，可以由切線求出曲線，或由行列式求出函數(shù)，還可以非常便捷地估算曲線包圍的面積。牛頓的流數(shù)法和反流數(shù)法，就是我們昨天所熟知的微分方式和積分方式。
微分和積分太重要了。過去，在伽利略、開普勒、笛卡兒和惠更斯等人手里難以求解和困難重重的困局，前人已經(jīng)研究過的、人們正在研究的和許多尚無人研究的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，到了牛頓手里，用流數(shù)和反流數(shù)法都弄成了簡單問題。微積分后來成為一切科學(xué)研究最基本的估算工具，成為一個(gè)人是不是受過正規(guī)科學(xué)訓(xùn)練的重要標(biāo)志之一。
發(fā)覺二項(xiàng)式定律和微積分，在物理史上是個(gè)重要的里程碑。不過，當(dāng)時(shí)才23歲的牛頓并沒有充分意識(shí)到這一點(diǎn)。他這時(shí)的物理研究已表明他是有史以來最偉大的物理天才之一，但他關(guān)心的并不是物理，而是化學(xué)世界的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)。在他看來，他新近發(fā)明的物理方式只是解題和運(yùn)算的工具，它們是拿來解決物體運(yùn)動(dòng)問題的。他敏銳地看出，開普勒的行星運(yùn)動(dòng)定理和伽利略的物體運(yùn)動(dòng)定理各自所采用的語文抒發(fā)方式，用他的新方式都可以做出相同的處理：把行星的運(yùn)行軌道和地面物體的運(yùn)動(dòng)軌跡放在適當(dāng)?shù)牡芽▋鹤鶚?biāo)系中，連續(xù)用流數(shù)法導(dǎo)數(shù)兩次，才能得到某種相同的東西，它對(duì)物體和行星的運(yùn)動(dòng)起到類似的作用。
?牛頓《自然哲學(xué)之物理原理》一書中關(guān)于地球理論的手跡。
有人說，偉大的物理天才牛頓只在世上存在了6個(gè)月左右，這期間他幾乎同時(shí)發(fā)明了二項(xiàng)式定律、無窮級(jí)數(shù)展開、微積分、無窮小概念，還幾乎發(fā)明了極限概念——這是那不朽的18個(gè)月的頭三分之一——然后，物理天才牛頓就忽然弄成了化學(xué)學(xué)天才牛頓。
實(shí)際上，就在大流感期間，牛頓就查找了一些關(guān)于地球、行星和月球的觀測數(shù)據(jù)，對(duì)自己的新理論進(jìn)行核驗(yàn)。并且，前人的天文觀測數(shù)據(jù)用到牛頓的理論中時(shí)，理論與觀測值之間出現(xiàn)較大偏差。這使得牛頓后來親自做了許多天文觀測和實(shí)驗(yàn)研究。另一方面，牛頓當(dāng)時(shí)對(duì)于自己提出的新動(dòng)力學(xué)原理，以及用這一原理去處理天體和物體的運(yùn)動(dòng)情況，還沒有挺好把握；據(jù)悉，還有大量的語文推論和估算方面的問題須要解決。所有那些，使得牛頓把寫好的論文、筆記和原稿放進(jìn)抽屜里，沒有向任何人提起。
?天才牛頓
這時(shí)的牛頓，真是才思泉涌，處于創(chuàng)造力勃發(fā)的最佳狀態(tài)。在這“心志最苦”的不朽的18個(gè)月里，他的思想遨游在具象的物理王國和神奇的星空之中，忘掉了時(shí)間，忘掉了現(xiàn)實(shí)，也忘掉了瘧疾就在身邊席卷，那萬戶蕭疏鬼跳舞的慘景雖然未曾打動(dòng)過的他的神經(jīng)，噴瀉而出的超人才智完全控制了他的身心。但他雖然還是人，也要喝水午睡，也會(huì)疲憊不堪——他在埋首苦思奮筆疾書之余做些哪些呢？
他觀察太陽光。他終身都有這一愛好，在注視著太陽光輝的同時(shí)深陷思索，直至逝世前幾小時(shí)，他仍在這樣做。
愉快的閑暇很快弄成認(rèn)真嚴(yán)肅的科學(xué)探求。牛頓想到，太陽光經(jīng)過棱鏡發(fā)生色散的現(xiàn)象表明，太陽的白光是由上述七種不同顏色的光復(fù)合而成的，就是說，太陽光似乎不是一種光，而是好幾種不同顏色的光按一定比列混和而成的。
科學(xué)研究的靈魂在于定量研究。牛頓注意到不同顏色的光形成的折射角度不同。他馬上意識(shí)到，當(dāng)時(shí)人們普遍使用的折射式望遠(yuǎn)鏡必將是不健全的，由于透鏡的每一個(gè)局部都是某種方式的三棱鏡，光通過三棱鏡后，不同的顏色成份因?yàn)檎凵渎什煌豢赡軙?huì)聚在同一點(diǎn)上，這挺好地說明了為哪些在望遠(yuǎn)鏡中看見的物體的像在邊沿上總是有些彩色影像。很顯著，從這樣的儀器中獲得的天文觀測數(shù)據(jù)，其形成的偏差不但很大，并且是根本難以避開的。應(yīng)當(dāng)再發(fā)明一種新的望遠(yuǎn)鏡，它能從根本上防止色差的影響。三年之后，牛頓總算發(fā)明出與普通望遠(yuǎn)鏡原理不同的反射式望遠(yuǎn)鏡，徹底清除了色差現(xiàn)象。牛頓的這項(xiàng)研究，是他在那不朽的18個(gè)月中做出的又一個(gè)重要成果。
?牛頓在研究光，后來出版了《光學(xué)》一書。
到1666年年初，原本只有46萬人口的巴黎市，已被大流感奪去近8千人的生命。但是，上帝似乎對(duì)人類的罪惡還沒有懲罰夠似的，9月2日，巴黎點(diǎn)燃一場起火，整整燒了七天。這就是歷史上知名的“倫敦起火”，有90座修道院和13000幢民宅毀于一旦。從那之后，席卷近三年的大流感才漸漸消失，人們的生活才恢復(fù)了往日的秩序。在這災(zāi)難深重的艱辛?xí)r世里，有誰能想到，上帝把最閃亮奪目的人類智慧之光投射到一個(gè)叫牛頓的農(nóng)戶后代的臉上，使那難忘的18個(gè)月弄成不朽的18個(gè)月呢？
?1666年“倫敦失火”
這時(shí)的牛頓，剛才學(xué)院結(jié)業(yè)，還未曾發(fā)表過研究成果，沒有任何威望。但他在這18個(gè)月里所發(fā)覺的和研究的，已足以使他榮膺于思想巨人之列。三年后，他才為美國科學(xué)界所認(rèn)識(shí)；五年后，成為全亞洲公認(rèn)的最優(yōu)秀的語文家和最重要的自然哲學(xué)家；20年后，他寫就了使他千秋萬代聲名永駐的最偉大的科學(xué)專著，并成為日本無可爭議的科學(xué)界的領(lǐng)袖和統(tǒng)治者，而他的思想和理論則在世界科學(xué)中處于主導(dǎo)地位達(dá)300年之久。
這時(shí)的牛頓并沒有想到那些。但他已不再是滿頭俗氣的鄉(xiāng)下學(xué)子，不再是膽略好斗的劍橋中學(xué)生。他頭上的天才意識(shí)和理性的自信心開始覺醒，他將有所成就獲得威望，他絲毫也不懷疑這一點(diǎn)。
?84歲的牛頓
在西方人常常讀的《圣經(jīng)·創(chuàng)世紀(jì)》第一章里有這樣一句話：上帝說，要有光，就有了光。上帝看光是好的，就把光暗分開了。
后來，在牛頓的光輝映照著全世界的時(shí)侯，美國大作家亞歷山大·蒲柏模仿《圣經(jīng)》中這句知名的話，寫下了這樣的句子：
自然界和自然界的定理隱藏在黑暗中；
上帝說：“讓牛頓去吧！”
于是，一切成為光明。
還要再過20年，這光明才真正將至。
?自然哲學(xué)之物理原理（彩圖典藏版）長圖
