牛顿和伦敦大瘟疫时代 疫情期间的学习典范

原标题：牛顿和伦敦大瘟疫时代，疫情期间的学习典范

伦敦的西敏寺（Westminster Abbey）中陈列着人类前行中的领袖，包括：

1.很多墓碑：女王，王后，科学家（达尔文、牛顿等），哲学家，作家（莎士比亚等）：他们不会老去和死去，但是我们会。如果甘心日复一日的重复某模式生活和对他人无所作为，没有为世界留下些什么，确实就会。（不是说平凡不好，平凡也是一种选择）

2.诗人角：有些人活着的时候可以备受争议或者被批判，但是时间会抚平伤痕。奥斯卡·王尔德等很多人死后比较晚才立碑，提醒着我们到底看自己此生价值看到多远，看此时，看刚刚死后的影响力还是死后的很久以后。

3.无人战士之墓：教堂里唯一一座无人行走其上的坟墓。棺木上的泥土来自一战战场。有价值的终将被纪念。

他们的成就来自于哪里？不少人的成就，也源自于灾难。

比如，牛顿。

1665年，一场瘟疫席卷全英国。

当时的英国，情景并不比我们今天的情况好，一时间人心惶惶。当时的医疗条件很差，很多人回到乡村躲避。为了躲瘟疫，牛顿离开剑桥大学，回到了家乡沃尔索普进行自我隔，离，不串门、不逛街、不参加聚会。

但就这段独处的清静岁月，成为了他一生创造发明的高峰期。谁也没想到，1666年后来成为历史上的物理学奇迹年。在18个月内，牛顿创立二项式定理，发明微积分，发明反射式望远镜和发现日光的七色光谱，确立了牛顿第一、牛顿第二定律和引力定律的基本思想，一举奠定了经典物理学的基础。

实际上，大学是出于对瘟疫的恐惧而关闭的。无论如何，牛顿回到了家，回到了农场，在那奇迹般的一年里，发明了（或发现了，取决于你的哲学倾向）演算和我们现在所说的牛顿物理学。回国后，他向教授艾萨克·巴罗（Isaac Barrow）讲述了他的工作，巴罗最终辞去了主席职务，转而支持牛顿。

伦敦大瘟疫：黑死病

这还要从1665 1667年伦敦的鼠疫，即黑死病流行说起。

黑死病是人类历史上最严重的瘟疫，致病是因为鼠疫杆菌，死亡率极高，目前为止死亡总数高达2亿人，肆虐地球至少300年。历史上鼠疫有三次大流行。首次大流行发生于六世纪，起源于埃及的西奈半岛，波及到欧洲所有国家，死亡近二千五百万人。第二次发生于十四世纪，仅欧洲就死亡二千五百万人，英国近1/3的人口死于鼠疫。到1665年，这场鼠疫肆虐了整个欧洲，几近疯狂。仅伦敦地区，就死亡六七万人以上。1665年的6月至8月的仅仅3个月内，伦敦的人口就减少了十分之一。到1665年8月，每周死亡达2000人，9月竟达8000人。

鼠疫由伦敦向外蔓延，英国王室逃出伦敦，市内的富人也携家带口匆匆出逃，剑桥居民纷纷用马车装载着行李，疏散到了乡间。伦敦城有1万余所房屋被遗弃，有的用松木板把门窗钉死，有病人的住房都用红粉笔打上十字标记。离伦敦不远的剑桥大学被迫停课，校园关闭，师生都被疏散到乡间。这时刚刚取得学士学位的牛顿，返回了林肯郡的家乡农庄。

十八个月创造的奇迹

①流数术——微积分的发明

牛顿创造了流数fluxion的概念，从对几何学与运动学的研究找到了突破，1665年11月、1666年5月的相关笔记上都有关于用运动解决问题的构想：时间是流动的，速度是时间的函数，加速度是速度变化率，他用自己的符号，把这些称为“流动物”或“转变物”，把数学量视作是由连续的轨迹运动而产生，许多物理量也都可以用它来研究。1666年10月写成被朋友传阅的手稿《论流术》，发明了用无穷项级数计算曲线下面积的方法，他命名的流数术就是现代微积分的雏形。牛顿有个习惯，就是从来都不着急发表自己的发现，这也许是与性格和当时的学术环境有关，直到很晚《流数术》才正式出版。

②万有引力定律的提出

其次，在有了流数术的工具后，牛顿在开普勒定律的基础上总结出万有引力定律，当然这也有一个漫长的过程，一步步澄清了一系列问题，从椭圆轨道的方程与平方反比关系，到均匀球体的引力距离推算，再到实验验证，当1687年《自然哲学的数学原理》发表时已过去二十多年。但这一切都是从伍尔索普的苹果树下的深入缜密的思考开始的，并且牛顿还把目光从苹果转向了月球。他的月地检验证明了天上的力与地上的力并无二致，原理也容易理解：月球到地球的距离约是地球半径的60倍，因此根据月球绕地球周期算出的向心加速度如果满足平方反比关系的话，就应该是地球表面重力加速度的1/3600，计算结果与预测相符。这个伟大的联系使“天上”的力与“地上”的力得以统一。

③苹果落地和那颗苹果树

其中著名的苹果落地的故事是源于伏尔泰的转述，据说是牛顿外甥女巴顿夫人亲口告诉他的。同样也是有人坚信，有人认为子虚乌有，比如数学家高斯属于后者。这棵苹果树据说在1820年被风吹倒了，还被人分为好几段，保存在皇家学会等地。后来剑桥三一学院窗外的那棵并不太老的苹果树也是从牛顿的老家引种的，经常被游人搞错，而成为著名的拍照景点。

我们曾专门到剑桥大学找过那棵苹果树，据说现存的这个苹果树是当时那棵树的“宝宝“，曾经的树早已不复存在。

一个抽象的知识，若难以理解，就回到知识发生的那一时刻去理解，就会发现没有神人，都是可以解释的通的。之前很多表述说牛顿“发现”了万有引力，还流传着苹果砸到牛顿，牛顿灵感顿现的故事。

另一个视角，原来牛顿提出力本身，采用的是一种工具主义态度。他并没有认为力是世界上真实存在的一个元素，他提出这个概念只是作为工具，能更清晰方便的认识和计算这个世界。既然是工具主义，那可以相对实在的理解，很多人都在找最优质的工具用来计算，就像我们为了墙上打孔，需要找一个钻孔器一样。牛顿先找到了这把“钻孔器”。

④光的色散与牛顿环

另外一项重要发现就是对光的色散的研究。1666年，牛顿用市场买来的三棱镜做了这样的实验，他记录道：“把房间遮成黑暗，在窗上开一个小洞，太阳光从外面照进来。我把棱镜放在光线中，折射的光线打到对面的墙壁上。在一开始，这是个愉快的消遣。”然后，他看到了宽度变为原来5倍的光带——红橙黄绿蓝靛紫，对于这个现象他不满足于以前光学书籍的解释，在一次次重复实验与观察后，得出了全新的判断：白光是一种复合光，按照一定比例混合而成的。这个发现无疑提升了对颜色与光的认知，为光学的发展指明正确的方向。

牛顿还曾把一个磨得很精、曲率半径较大的凸透镜的凸面，压在一个十分光洁的平面玻璃上，在白光照射下可看到，中心的接触点是一个暗点，周围则是明暗相间的同心圆圈。后人把这一现象称为“牛顿环”。他创立了光的“微粒说”，从一个侧面反映了光的运动性质，但牛顿对光的“波动说”并不持反对态度。

伦敦大瘟疫1665 1667年这段时间，牛顿刚好是23岁到25岁的黄金时期，凭借着惊人的创造力与探索精神，在这短短的十八个月中奠定了一生科学研究的主要成果，也成为近代物理学与科学革命中最重要的人物之一。因此有人把这十八个月的乡间生活称为“牛顿的神话”。像这样的年轻人在短时间独自完成几项革命性突破，在科学史上能与之相媲美的恐怕只有1905年的爱因斯坦“奇迹年”吧，当然那是后话了。

1667年3月底，人们终于从大瘟疫的伤痛中慢慢平复。复活节刚过，牛顿匆匆返回了剑桥，继续他的学习与研究。不久以后，刚刚取得文学硕士学位的牛顿在年仅26岁便接替他的恩师巴罗成为卢卡斯教席的第二任教授…

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