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上帝说：有牛顿，全都亮了
数百年前的智慧，改变今日的科技……
这本影响力贯穿数世纪的书——
《数学原理》(Principia Mathematica)【艾萨克．牛顿( Isaac Newton)】，把人类带上月球，真实的改变着我们现今所居住的世界…
自然，以及自然的法则隐藏在夜间：“『上帝说有牛顿！』一切就都亮了。”这是杰出诗人亚历山大．波普（Alexander Pope）的一句诗句。这位生前显赫一世的诗人就用这句诗，将大伙儿对于牛顿一生功绩的看法做了一个总结。直至今日，牛顿的名望和重要性未曾稍减，而且即使他说过以下的名言：「我之所以能看得更远，那是因为我站在巨人的肩上。」却还是有许多人，包括爱因斯坦在内，视他为绝无仅有的巨人。
牛顿不但是第一位发现并验证了运动三大定律的人，也是首位针对光的各种准确属性做出揭示的人。他运用数学方法，发现并且证实了万有引力定律（the laws of gravity），这个定律不但架构出，也支配了我们在地球上的生活。他定义了空间和时间，并且解开天上星体及其运行的奥秘。他提供给我们知识，教我们如何脱离人类目前所居住的这个地球，向外太空发展。他让新科技得以建立。时至今日，这些科技仍然不断塑造出人类生活模式。他所编纂，并且亲自示范说明的科学方法，我们一直到今天都还沿用不辍；他把思想结晶化成几本着作，而其中最重要的，就是在一六八七年所出版，常被简称为《数学原理》的《自然哲学之数学原理》（Philosophiae Naturalis Principia Mathematica，简称《原理》，Principia）。
在剑桥大学三一学院（牛顿就读的学院）雷恩图书馆（Wren Library in Trinity College）收藏着《数学原理》的第一个版本。这是一本不甚起眼的书，厚约六至八吋，皮装，重约三磅，约五百一十二页，书中用拉丁文写满了各种数学问题、计算和图解。内容分成三部分，书封和第一卷之间有这位来自林肯郡（Lincolnshire）的学者画像。这位文盲农夫唯一的儿子测度出我们这个世界应有的样貌。
聪明又怪异的个性…… 自制玩具，还拿牙签戳眼睛做实验
据说牛顿生时，家住靠近格蓝安（Grantham）的乌尔索浦（Woolsthrorpe）。一六四二年的圣诞节他出生时，父亲才刚过世三个月，家境非常艰难。三岁时，母亲和离家不远的牧区里一位有钱的圣公会牧师同居。以后的八年，他由外祖母阿斯考（Granny Ascough）扶养长大。牛顿小时，形单影只，身体瘦弱，但只要一有了灵感，或碰到有人指导，牛顿就会自己制造玩具。那时农庄里老鼠随处可见，而风车又是那时他所处的世界里的一项标帜，于是他便制造了一具工具风车，由老鼠踏着踏车来驱动。他还制造过风筝。他在风筝上加上灯，乘着夜晚放出去，目的可能是要吓一吓人。后来，他也造过时钟。
他刚刚成年，跑到史托尔桥市集（Stourbridge Fair）去，同一位贩卖珍奇物品的小贩买了一只粗玻璃所制造的三棱柱。牛顿回到农庄之后，做了一个实验，用白色的光照过这只三棱柱。经过三棱柱分出来的光谱照映在墙上，也开启了他针对光的各种性质所做的深奥思索。几个世纪以来，这个主题曾经吸引过许多研究自然的哲学家，而他针对这个主题所做的研究也在往后的一生中获得了丰硕的成果。
他无惧于用自己当作实验的对象，他要知道眼睛如何能制造图像，因此就做了一个实验，拿了一根锥形的象牙牙签，从眼球下方往里戳，几乎戳到眼窝底了。他后来写道：「我拿了一根尖尖的象牙牙签，从眼睛和骨头之间，用力往里推，推到快到眼窝底部，再用那根锥子的底部去推动眼球，结果看到了白色、暗色、和五花十色的圆圈。我继续用这根锥子的锥尖揉我的眼睛，结果这些圆圈又变成最简单不过的圆圈了。」
这个年轻人真是怪到了绝顶。这个实验做了几次之后，他说他不得不躺在床上，拉上了窗帘，度过两个礼拜不见日光的日子。
他有一位父执辈是剑桥大学的高材生。这位叔叔见他这位离群索居的少年晚辈头脑灵光、又肯上进，于是便助他进入格蓝安大学预科学校（Grantham Grammar School）求学。牛顿于一六六一年赴剑桥大学的三一学院就读，主修古典文学和数学。牛顿的大学生活过得捉襟见肘，每次用餐时分，便不得不去服侍其他的学生，等他们吃饱喝足，才能捡人家剩下的饭菜来果腹。
经典传诵的牛顿苹果…… 发展惊动苍生的万有引力理论
一六六五年，瘟疫重袭英格兰，有能力逃出城的人，个个都寻找被人认为能避过这致命传染病的安全地点去躲了起来。位于牛津的大学因为这次瘟疫而封校，二十三岁的牛顿被逼回到了他的家乡乌尔索浦。
他自己提到那段时期时，也说：「瘟疫肆虐的那两年，是我埋首于发明，醉心于数学和哲学的黄金时段。此时我对学问的追求，胜过往后的任何岁月。」此时的牛顿开始思索的事物，日后成为他的启示及想法，也就在这个时期，他拿了三稜镜做了实验，测定了白光为七种不同颜色光的组合，具有各种不同的性质。他做的事，并不只像前人一样，仅仅见到像彩虹般的光谱而已；他还证明这种现象形成的原因，并且公布了他对光所做的研究结果，又用了如今已然成为尖端科学——粒子物理的一个早期先例来加以证明。
牛顿也发明了一种他称之为「流数」或「微分」（fluxions）的系统，这种系统让他处理一个曲线时，不把它当作固定和静态的曲线，而把它当作是由移动的点所创造出来的曲线。他把移动的点沿路切成许多微小的点。这就是我们今日所认识的「微积分」。它让牛顿得以把他所发现的各种定律运用在各种复杂的情况之中，如施力于一个移动物体上所产生的效应。
再来就是那株苹果树了。虽然人事已非，但这株树（或它的直系后代）依然矗立于牛顿的家乡格蓝安。它枝叶扶疏，树身布满节瘤，但依然挺立如故，如同受到天谴，不得弯下身来，好让所有经过的人都驻足下来，往它身上仔细瞧上一遍，温习一下它的故事。根据牛顿自己的说法，他之所以能发现万有引力定律，就是因为一颗苹果直落在他的头上。论出名的程度，这只苹果比起伊甸园的那颗毫不逊色。它激发了他的灵感，引导他的心灵做思索，终于发展出惊动苍生的万有引力理论。那颗苹果为什么是往下掉，而不是往上？不是往一侧掉？他提出他的结论，而比起提出结论更重要无数倍的是：他也提出了证明。他证明了苹果往下掉是因为地球对它发出引力。牛顿明白了所有的物体彼此之间都会互相吸引；物体越大，吸力也越强。此后的岁月里，他埋首于寻找并建构这个假设的证明。再等上二十年的工夫，牛顿才把他的创见写成《数学原理》。届时牛顿将会证明这「宇宙万有引力定律」是如何把这宇宙塑造成形的。
牛顿二十七岁时成为数学教授。但他对于光学的热情未曾稍减，同时也一直在思索着星球的运动。一六八○年，他相信了引力和斥力之律也支配着各行星的运行，于是便把此力加以量化出来。
源源不绝的研究动力…… 数百张手稿、大量计算，为着书立论
一六八四年，艾德蒙．哈雷（Edmund Halley，哈雷行星就是根据他的名字而命名）这位富有、雄心勃勃、天才横溢的英国天文学家赴剑桥造访牛顿，也拿了一个和行星轨道有关的问题去请教他。为了回应他的请益，牛顿于是在是年十一月写了一篇手稿〈论天体的运动〉（On the Motion of Bodies in Orbit）。在这篇论文里，牛顿揭示了他把行星的运行加以量化到了某一个阶段。哈雷读后，大感惊讶，不能自已，于是立即赶赴剑桥，催促牛顿立即将之付梓，并且自愿负担所有的出版费用。
但此时牛顿尚未准备就绪。不仅仅如此，事实上，〈论天体的运动〉的手稿只不过是一个先导而已，它的后面蕴藏着一个更大的概念。在牛顿后来完成的著作中，《论天体的运动》还是第一卷书而已。他放下了手边所有其他的工作，足不出户，饭食不思，常常一天花上二十小时，心无旁骛的持续他著书立论的工具。他写了数百张的手稿，重新做了大量的计算。这些手稿就成为《原理》一书的第二和第三卷。这个水库累积了如此多的功夫和创造力，在经过如此漫长时间的努力工作之后，现在终于汇聚成为可被检验的证据之河，冲撞在它之前的一切理论。
一六八七年，牛顿的著作付梓，集结成我在雷恩图书馆里所看到的那一本书：运动定律、对于月球及行星的运行所做的观察，全由一种力量所造成——引力。
宇宙万有引力定律如今终获揭晓。它定义了天上地上所有物体，不论轻重，不分物质，皆由引力和斥力所结合。在此之前，和在此之后，从未有人像牛顿一样，发现了如此丰富的奥秘。这些奥秘见前人所未见，并对人类的知识和生活预伏了永无止境的改变。
那么，《原理》是怎么改变了这个世界的？
一本改造世界的书…… 日常生活应用，九五％是牛顿力学
《数学原理》一书之所以改变世界，主要是缘自于它在人类对于宇宙的固有知识上，戏剧性的扩展了人类思想的领域。英国萨里大学（Surrey University）理论原子物理组领导人加里里（Al Khalili）说《数学原理》一书的首卷是三卷中最重要的一卷，用浅显的话来说，牛顿找到了一种方法，可用方程式把图上的曲线以斜度表示出来。实质上，应用到我们日常生活上的物理，九五％都是使用牛顿的力学，而不是爱因斯坦的力学。
就空间而言，即使过了三个多世纪，而爱因斯坦也发表了相对论和量子力学，但我们所观测得到的世界中，牛顿的物理依然可用来解释大多数的现象。九九％的自然界事例中，牛顿所见仍然适用。
而就科学的研究而言，牛顿的各项原理描述了加速度、减速度、和惯性运动、流体力学、地球、月球、行星和彗星的运动。《原理》一书亦将科学研究的方法做了革命性的变革。
读过《原理》一书的人，如果你照着牛顿的意思去体会，会把宇宙视作是一个硕大无比的机器，是上帝所造的大钟。而上帝就是那位看不见的造钟师傅。
《原理》一书带给这个世界的改变，不妨听听葛里宾（John Gribbin）这位杰出的史学家的意见。葛里宾说：
《原理》一书中讲到运动三大定律，以及万有引力理论。这些定律告诉我们万物移动的方式、彼此碰撞的方式、受到推力或拉力时的反应。这三条定律撑起力学的全貌。它们所撑起的事物，上自建造福斯桥（the Forth Bridge），好使火车横跨其上时，它不至于坍塌，下至发射宇宙飞船到木星。大家用什么来建造这世上通俗到如洗衣机的日常用品？用的就是这三个定律。洗衣机里的转动元件，到底应该用什么样的速度旋转，就是以牛顿的三大定律来决定的。
他在波的传播上所做的研究，特别是声速的测定，奠定了人类发展出超音速飞机的基础。又称「超音波扫描」的「超声波」，是另外一项倚赖声波定理发展而成的重要科技。是项科技可从人体内部获取供医疗使用的影像。
牛顿所发明的反射式望远镜导致了潜望镜的发明。反射式望远镜所根据的原理，后来亦运用于雷射产业。他对光的研究，也导致了光学纤维的发明。是项发明使得光线得以被传送到极远的距离以外。
至于我们的太空交通工具在什么轨道高度上飞行，至今仍然靠他的天体动力学来决定。
依照剑桥大学科学史专家谢弗的看法，牛顿给了世界一张「本票」，上面写着：天上不会再有稀奇古怪的东西。现在没有任何事情是我们解释不了的。他的这番应许在十八世纪人的心里产生了莫大的感动力。根据谢弗的说法，这番效应刺激了资本主义、工业主义和国际贸易的兴起。
牛顿加强了「心不在焉的天才」这个观念（事实上，这个观念可能也是由他发明的）。他心无旁骛的专注于研究的工作时，世上一切似乎都已经遥不可及。他孤独、好奇，以其追求知识的欲望，把世界做了彻头彻尾的改变。他的这句话是这么写的：「我不知道这个世界将会如何看待我，但是对我自己而言，我觉得我只是一个在沙滩上玩耍的小孩，不时找到几枚更光滑的小石子和更漂亮的贝壳，但我面前还有一整片浩瀚的真理之海，我竟对它茫然一无所知。」
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