牛顿(Isaac Newton,1643~1727)
自然与自然的规律隐藏在黑暗中:
上帝说,诞生吧,牛顿!于是一片光明。
——亚历山大·蒲柏
牛顿是有史以来最伟大、最有影响力的科学家。他于1643年圣诞节那天诞生在英格兰的伍尔斯托普。这年正是伽利略去世的那一年。同穆罕默德一样,他是个遗腹子。童年时代他就表现出在机械方面的才能,他的双手很灵巧。虽然他很聪明,但在学校时是个散漫的学生,并没引起别人太大的注意。十几岁时他母亲让他退学,希望他成为一个出色的农夫。幸运的是,他母亲被人说服,承认他的主要天赋是在其他方面。18岁时他进入剑桥大学。在那里,他迅速吸收着当时已知的自然科学和数学知识,并且很快进入了自己的独立研究领域。在21~27岁时,他就奠定了日后引起世界革命性变化的那些科学理论的基础。
17世纪中叶是一个孕育伟大科学的时代。在这个世纪初,望远镜的发明已经使整个天文学研究发生了革命性的变化。英国哲学家弗朗西斯·培根和法国哲学家笛卡儿极力向全欧洲的科学家呼吁停止对亚里士多德权威的依赖而依靠他们自己的实验和观测。培根和笛卡儿所倡导的也正是伽利略所实践的。他用新发明的望远镜进行天文观测,从而引起了天文学研究的革命,并且他的力学实验建立了今天我们所熟知的牛顿第一运动定律。
其他一些伟大的科学家,如发现血液循环的哈维,发现描述行星围绕太阳运行定律的开普勒,正在将新的基本知识带给科学界。但是纯科学主要还是知识分子们的玩具,并且在那时还没有证据表明像弗朗西斯·培根曾经预言的那样,科学一旦被应用到技术领域就会引起整个人类生活方式的革命性变化。
尽管哥白尼和伽利略已经扫荡掉一些古代科学中的错误概念,并加深了人类对宇宙的了解,但那时人们还没建立起一套原则,这套原则可能将这些看似无关的事实联系起来,形成一套统一的能够用来进行科学预测的理论。正是牛顿提供了这样一套统一的理论并使现代科学走上一条此后它一直遵循的路线。
牛顿从不愿意公布他的研究成果。虽然他大部分研究工作的基本思想早在1669年时已经形成,但他的大部分理论多年以后才公之于众。牛顿公布的第一项发现是他在研究光的性质上的具有突破性的工作。经过一系列精心的实验,牛顿发现普通的白光实际是构成彩虹的所有颜色组成的混合光。他还仔细分析了光的反射和折射定律的结果。利用这些定律,他在1668年设计并实际制造了第一架反射式望远镜。今天,大多数天文观测使用的就是这种望远镜。在他29岁时,这些发现连同他所做的许多其他的光学实验一起被呈交给英国皇家学会。