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(5)厚积薄发

剑桥大学三一学院

在年的大部分时间里,牛顿把自己与外界隔绝,几乎不跟任何人通信,在这段不停工作的日子里,与他日常相处的只有他的一个助手。说是助手,其实是他的室友,天天被牛顿拉来干义工。

据他的助手后来回忆,牛顿“对自己的研究是如此专注和认真,以致他吃的很少,时常根本忘记了要吃的东西……他难得上床睡觉,直到清晨两三点、甚至五六点才就寝,也仅睡四五个小时而已。他经常把自己留在实验室里,有一回长达六星期之久。……曾有很少几次他打算上大餐厅吃饭。他出门之后立即向左转往大街走去,在街上停下来发觉自己走错了,就匆匆回头,可是往往不是走去餐厅,而是回到自己的书房去了……有时候他会到自己的花园去绕一两圈,突然站着不动,转过身来又跑上楼去,像阿基米德一样大叫‘我找到了!’然后就站在书桌前写起来,连拉出椅子坐下来的时间都省了。”

剑桥大学的牛顿苹果树(原树的后代)

到年的春天,《自然哲学的数学原理》(简称《原理》)全书的内容大致成形,它是由三册独立而互有关联的单元和一篇引言组成。牛顿著名的三大定律在引言中作为公理来陈述,第一册和第二册讲各种力和运动。第一册的主要部分以原来的论文为基础,牛顿在这里说明了向心力和机械阻力等概念。第三册解释第一册和第二册中所列举的那些理论观念以及应用,包括牛顿的重力理论。在第三册里,牛顿用万有引力的观念将伽利略的地面上的力学(自由落体定律)和开普勒的天上的运动定律综合起来了。

在写《原理》的不到两年的时间里,牛顿可以说进入了痴迷的状态。人要打算在某一个方面做出一流的成就,不进入痴迷状态几乎是不可能的。

牛顿写这部书的方式在今天的人看来是非常奇怪的。今天的人写书总是希望阅读的人越多越好,而牛顿却故意把书写得只有精英分子才能看懂。他用古典的拉丁文写作,并且禁止别人翻译成通俗的英文版。全书结构严谨,前后逻辑关联性极强,采用了将材料浓缩成一条条命题的数学形式,读者只有把前面的原理彻底理解之后才能研读后面的内容。多年以后,牛顿告诉一位朋友:之所以故意把《原理》弄得尽可能地艰涩难读,是避免受到对数学一知半解的人的打扰。大概其中就包括胡克,因为数学是胡克的短板。

不出所料,当书稿全部交到哈雷的手中之后,那个名叫罗伯特胡克的讨债鬼又出来搅局了。这回倒不是挑出书中的什么毛病,而是说书中的重力与距离的平方成反比的定律是从他那里得来的。之前就重力问题胡克与牛顿确实在书信中有过讨论,但是平方反比律是不是胡克告诉牛顿的,却很难说。即便是胡克很早就讲过平方反比律,那也还有比他更早的:法国天文学家布里阿德在年就提出了“开普勒力与太阳的距离的平方成反比”这一假设。胡克这一搅不要紧,牛顿干脆把文中提到的胡克的名字给统统删掉了。可以想象胡克的鼻子都得气歪。

书的出版还是遇上了波折。尽管在哈雷的努力下皇家学会同意印行,但到最后关头皇家学会却掉了链子──没钱!哈雷只好自掏腰包,尽管他手头也不宽裕。年7月5日,《自然哲学的数学原理》出版,哈雷以不具名的方式在皇家学会的《通报》上发表了第一篇书评,随后的一年当中,全欧洲的学术刊物都陆续出现了书评,这些评论确立了牛顿的国际声誉。当然也曾出现过一篇匿名恶评(人们根据文风猜测是胡克所为),但已掀不起任何风浪。牛顿能够获得如此高的国际声誉,你可能会猜想当时《原理》的发行量一定很大。其实不然,在发行后的10年间,销售量不过数百套而已。但是到现在。它已经发行了不止版,译本几乎涵盖全世界的每一种文字。

《自然哲学的数学原理》

虽然前半生挫折很多,但牛顿还是非常幸运,凭借自己高超的才能,既遇到了培养他、提携他的几位热心贵人,也遇到了鼓动他、帮助他的一位重要友人。

在当时的欧洲大陆有两位著名的学者,一位是荷兰的惠更斯,一位是德国的莱布尼兹。牛顿分别向他们各寄去了一本《原理》,但是他们两人都将这本书的主要概念斥为荒谬。惠更斯所怀疑的只是牛顿的物理学,而不是他的数学。尽管如此,不久以后牛顿的物理学仍然在欧洲大陆得到了广泛的传播和普及。

《原理》是牛顿在极为专注的状态下花了一年多的时间写出的一部宏篇巨著,以欧几里得式的严谨出名。牛顿这个人非常地顾及面子,但是他偏偏由于自己的不谨慎在胡克那里丢了两次面子,所以这一次为了写《原理》,他投入了很大的精力,遵循“公理-逻辑”方法,严密论证,就连那个专门对他找碴的胡克也无法从中挑出任何毛病。

(6)转战金融

在《自然哲学的数学原理》出版后的第二年,英国发生了历史上的一件大事,这就是著名的“光荣革命”。这个事件不仅改变了英国的历史进程,也影响了全世界的历史进程。

当时,执政不久的英国国王詹姆士二世开始推出他忠于罗马教廷、反对基督教新教运动的政治行动,插手学校事务,干涉学术自由。最后詹姆士二世被赶下王位,仓皇逃走,英国议会与国王近半个世纪的斗争以议会的胜利而告结束,从此开启了君主立宪制的现代政治制度。这场革命没有发生流血冲突,因而被称为“光荣革命”。

牛顿是一位辉格党(后改称自由党)党员,始终站在国王的对立面。在反对国王干涉学校事务和宗教信仰的运动中,牛顿表现积极,显示了自己的善辩才能和领导能力,这使他感觉到他可以在科学领域之外找到发挥才能的地方。很快,牛顿被剑桥大学派往国会作为常驻代表,担任了国会议员,从此开始了他的政治和官僚生涯。牛顿在后半生没有重要的科学发现,不是因为他去研究神学了(他一直在研究神学),而是因为他走出了象牙之塔,踏上了社会舞台。

年牛顿回到剑桥呆了几年,但是在品味到了多姿多彩的社会生活之后,他已很难再适应剑桥大学里的那种孤单寂寞的生活。这期间他的一些朋友也在为他寻找新的职位。年牛顿的一位朋友被任命为财政大臣,于是机会降临。年3月,牛顿被任命为皇家造币厂的厂长。从此他离开居住了35年的剑桥这座小城,定居伦敦。

造币厂厂长这个职位早已被人看成一个肥差,不用做什么事就可以坐享高薪。但牛顿天生就是一个做事的人,他在这个位置上又立了大功。在当时的经济社会中,“劣币驱逐良币”的现象极其严重,这是真正的“劣币驱逐良币”,后来引申出的比喻恰恰来自当时英国的市场现象:使用贱价的金属或剪钱拼凑的方法制作伪币在那时已成为一个利润丰厚的行当,好币都被人们藏在家里或遭到剪割的命运,市面充斥的全是劣币。于是币制的信用已完全破坏,全国市场和银行的混乱到了生死存亡的关头,物价飞涨,暴乱几乎天天发生。牛顿可以说是受命于危难之际,他上任时重铸新币的工作虽然已经启动,但谁也不确定能否成功。

牛顿是一位在任何工作上都能以勤奋、技巧和智慧力挽狂澜的人。他是造币厂所有人当中最勤快的一个,每天早晨4点钟,当钱币压制机开始启动时,牛顿就在厂房了。他有一段时间就住在工厂旁边一处狭小的宿舍里。这期间他制定新的工作流程、新的管理制度,大大提升了生产效率,提高了新币的质量。把工厂整得有条有理之后,牛顿开始搜寻制造伪币的罪犯,直到那些扰乱市场的坏人被送往铁牢或判处死刑。为了防止硬币被人剪割,牛顿在新币的边缘上轧上了有规则的刻痕,这就是通行至今的硬币边齿。通过发行新币和市场治理的双管齐下,“劣币驱逐良币”所造成的长期市场混乱终于得到有效遏制,乌烟瘴气的社会秩序开始变得风清气正。

劣币驱逐良币的现象也被称为格雷欣规律(Greshamslaw),它是英国的金融家格雷欣(Gresham)爵士在年提出的。这是缺乏规则的社会中的一个普遍现象,也算是一个社会规律吧。规律的存在是有条件的,这个规律的条件是钱币技术含量不足、易于仿制,以及损毁和伪造货币者得不到应有的惩罚。牛顿改变了这两个条件,从而在英国社会中消灭了长期以来的“劣币驱逐良币”的现象,也就是消除了这一规律。

1镑英钞上的牛顿

牛顿在经济和金融领域的另一个重大贡献是他最早提出和建立了金本位制度。在金本位制下,每单位货币的价值等同于规定重量的黄金。金本位制消除了价格混乱和货币流通不稳的弊病。

更多精彩内容请阅读《规律简史:规律的族谱与规律的发现》(团结出版社,张士耿著)



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