赵 云

（山西农业大学信息学院，山西 晋中 030800）

浅析牛顿与现代文明世界的诞生

赵 云

（山西农业大学信息学院，山西 晋中 030800）

2015年，广义相对论提出整整一百年，所有的舆论都指向了伟大的爱因斯坦改变了我们的世界观、宇宙观，与此同时一部科幻大片《星际穿越》也将人们的视野再一次转向科学与现代世界的关系；近期发现的引力波又让大众对于科学与人类的未来充满期待，而忽略了最重要的部分——现代文明的构建恰恰是从牛顿所生活的17世纪的英国开始的。这篇文章通过分析17世纪英国的科学背景、宗教以及文化背景，与牛顿同时代的科学家之间的关系，阐述牛顿以及与他同时代的科学家对于现代文明世界构建的作用和影响，并提出身处于现代文明的我们应当如何正确看待这个时代的科学发展甚至人类文明的发展，以及如何对未来进行准确的分析和评价。

牛顿；观念体系；科学家群体；汤浅现象

在所有人的童年中，牛顿是大家都喜欢的人物，并且都想成为像他一样伟大的科学家；但从中学起，所有人都讨厌他，因为他成为了我们的物理老师，甚至成为了试卷上的考试题。所以无论牛顿多么伟大，那些受过义务教育的普遍大众对他敬而远之，没有好印象，在大多数人的青春年代为难过大家。所以，除了我们这些搞科学研究的人之外，没有多少人会喜欢他。

讨论“牛顿与现代文明世界诞生”这个问题的出发点是因为在今天这个被电子设备与互联网包围的时代，大家获取知识的难度大大降低，可是这种求知方式却与读书存在很大不同。利用网络求知它的方向是“向前”，即了解这个世界上有什么新东西、新发明等，而读书学习却是“向后”，这也导致了一种现象，人们会慢慢发现自己对整个世界毫不了解，小到桌子如何制作出来，大到强子对撞机如何产生新的物质微粒，这是一种空间上的障碍；另外一种是时间上的障碍，例如太谷为什么叫太谷这样的问题。综上，我们看起来虽然是一个个活蹦乱跳的自由的人，而实际上我们都被空间与时间这两座高墙围阻，唯一能够翻越的办法就是“向后”看这些知识。所以，读书甚至做科学研究的终极目的，就是为了搞清楚自然科学与哲学的终极目标——生命从何而来，又将去向何方。这个“来”在哲学中指人类的观念体系，譬如“自由”“平等”“科学”，这些观念在中国倒退几十年，在西方倒退几百年没有人知道是什么。所以现在的人类生活在一个观念体系的“至高点”上，在我们下面的是人类丰富的观念构成的“地基”。比如中国的雕版印刷术，来源于两河流域的印章文化、印度的佛印文化、中国的碑板拓片以及中国的造纸术与油墨技术，是多种技术组合之后的技术品种。再比如“0”这个数字是人类最伟大的发明之一，如果没有0，就没有现代数学，更不用说我们的“物理学大厦”。而发明0的印度人，在自己的宗教中，存在“空”这种天然的概念，印度人甚至还精准地测量出了许多我们在语文书当中用到的时间概念，如“1刹那=1念=0.018秒”。所以在互联网时代分析牛顿要比其他时候更加重要。牛顿不仅是科学史上的巨匠，为我们创造了力学三定律、万有引力定律，更重要的是牛顿创造了一整个时代的观念系统，是重大的转折点。英国诗人波普在牛顿去世后写下了闻名世界的墓志铭“自然和自然界的规律，隐藏在黑暗里。上帝说：让牛顿去吧！于是，一切成为光明”，在今天，它才是牛顿真实的价值所在。

在牛顿之前，人类是一个非常可怜的、看老天爷脸色吃饭、在非常狂暴的自然之力下苟延残喘的物种，人类的生存系统非常脆弱。但牛顿这一生只做了一件事，从苹果落地到潮汐现象，最后到行星之间的运动关系，一切井然有序，符合他在纸上写下来的几个定律（力学三定律，万有引力定律），即我们生活在一个可以用数学来推算的精密系统中（霍金也曾提出过“人择宇宙”的观点），有规律可循。更可怕的是，一旦我们掌握了它，便可以继续向下延伸。直到今天，我们有了相对论、量子力学，并且在不久前“看”到了引力波！虽然还有大量规律没有向我们展现，有些还像谜一样，我们仍然可以用数论中的知识来打趣“世界上，无理数比有理数多得多，那么有道理的事情比没有道理的事情多得多”。这一切的一切，牛顿是叩开这个大门的第一个人！他让后来者看到对于规律的追求，然后让人类可以了解和控制自然，不断获得进步，是一件可能的事情。所以，英国人总是非常自豪地说，整个大自然的奥秘是牛顿找到了钥匙，后来瓦特拿着牛顿的钥匙打开了工业革命的大门……

牛顿的贡献也不局限于科学与工业，他对政治、经济、哲学的影响也是深远的。美国国父们的家中都会挂牛顿的画像，就连美国第28任总统威尔逊都曾说过“美国的宪法是臣服于牛顿规律的”。看似不相关的两套东西，在实质上是一套思维体系。美国的宪法是在费城的制宪会议上制定的，从此以后它就像一台原型机，仅仅是进行一些小小的修补工作，利用修正案一直运作到今天，造就了世界上最强大的国家。不管人间万象几多变化，在美国的国父们看来，都可以抽取出几个牛顿式的简单规律，一旦找到并且用公式确定下来之后，就可以永远运行。

牛顿出生的这一年不仅伽利略去世，同时也是英国资产阶级革命爆发的一年。在这不太平的年代，牛顿又是与他同时代科学家中最惨的一个，波义耳的父亲是伯爵，哈雷的父亲是商人，只有牛顿出身农民而且还是遗腹子。牛顿一生的转折点在1666年，这也成为牛顿的丰收年，也是科学史上第一个奇迹年。在这一年，牛顿几乎做出了他一生所有重要的科学贡献，并且他也是第一个以科学家身份拿到爵士头衔的人，他被葬在伦敦的西敏寺，出席葬礼的还有法国文学家伏尔泰，从此苹果落地的故事就从伏尔泰的书中进入到我们的教科书中。

作为一个现代人，我们看到的是一个花花世界，物质生活极大丰富的背后有着科技、政治、社会、经济各种力量，但是这一切都建立在牛顿为我们构建的观念体系之上。人类文明的发展必然伴随着观念的生成过程，新的观念体系是叠加在上一代观念体系之上的，例如现代物理学所用的两大利器——量子力学与相对论，都是建立在牛顿为我们构建的物理学观念体系基础之上成长起来的。美国人想要把自己的民主推广到全世界，很多人也认为美国的民主好，可是所有人都忽略了它的民主是建立在自己观念体系的“地基”顶端，如果把这个“地基”拿掉，那这个“美丽的”民主就会将整个社会压垮。从这一点可以看出牛顿的伟大，不仅在于他是伟大的数学家、物理学家，更重要的是牛顿和那一代科学家构筑了我们今天人类文明的观念的地层，没有牛顿，现代文明社会根本不会发生。

想要了解牛顿和那一代科学家为我们现代社会构建的观念体系，就必须回到那个时代和当时的观念体系中寻找答案。牛顿以及那一代人开天辟地的思想成果，实际上是从那个时代的宗教观念体系中生长出来的。很多人不理解，牛顿作为一个科学家，不应该有宗教信仰，甚至是封建迷信。而事实上，科学是在宗教的土壤里倔强地生长出来。一系列的巧合，让基督教氛围很浓重的伦敦甚至整个英国再一次相信“最终审判日”将发生在1666年，天空中出现了彗星，英国的鼠疫，伦敦市区的大火，就连英国著名诗人约翰·多恩在那时也写下了《丧钟为谁而鸣》。许多做科学史研究的学者们也都提出，在当时的这种情绪下，牛顿这一代科学家才试图解开，上帝对人类最终命运的安排是什么样的。在那个时代，相信宗教的人都认为上帝是一个全能的神，他安排一切事情，并且在人间留下了两条痕迹，需要有智慧的人去破解。第一条在《圣经》中，以文本的方式留下了痕迹，所以牛顿晚年对《圣经》十分感兴趣，去解读它的密码。

另外一本书也是上帝留下来的，就是我们的大自然，我们的宇宙。所以仰观天象，在宇宙的整个运行规律中，上帝到底给我们留下了哪些关于人类最终命运的线索，这也是一本可以解读的书。对于牛顿来说，研读《圣经》和研读整个天体之间没有什么矛盾，这只是两个他作战的战场而已，所以无论是万有引力还是力学三定律，本质上都是解读上帝留下来的密码。如果在基督教的观念体系中思考问题，会担忧牛顿这一代人为我们构建观念体系什么时候破土而出。其实很多准备工作已经为牛顿做好了，其中最重要的一个就是科学方法。现代人提到科学方法是一个默认的正确思维方式。科学方法的实质即用实证的方法去认知世界，什么东西都必须依靠实验眼见为实，而这种认知世界的方法并不天然。例如亚里士多德在自己的文章里曾提出了这样的观点：男人的牙齿比女人多，这种观点就是相信别人道听途说来的。全世界所有民族都有亚里士多德这样的观点：在那个时代，先知、经典已经把该掌握的知识全部发现出来了，我们要么延伸与诠释，要么重新发现，譬如中国的文人常搞托古改制。牛顿一生都认为他的发现在古埃及、古巴比伦时代就已经存在了，自己只不过是重新发现罢了，他也不认为自己是一个独创者。所以科学方法听起来很高尚，但在当时却是一种奇葩的思维方式；不仅在当时，即便是今天，我们身边真的出现一个科学狂人，你也会不会理解他。科学方法的诞生源于欧洲人打开了眼界，知道这个世界上还有大量他们不知道的东西，先人的书中没有记载。第一，大航海，发现了美洲；第二，伽利略发明了望远镜，看到了全新的世界；第三，列文虎克发明了显微镜。横向、纵向空间的视野忽然变得无比广阔，使得科学方法有了用武之地。并且，科学方法的唯一优点在于可以将不确定的事情变成确定的。在当时皇家学会的科学家中，许多人对世界的很多现象并不清楚，很多的理论还很不靠谱。但有了科学方法，就可以用实证的方法找到靠谱的东西。例如，他们就曾认真研究在犀牛角上的蜘蛛是否可以跑掉。

从上我们可以看出，当时英国的知识状况与两百年前的中国无很大差别，但正因为有了科学方法，它可以让人类知识一点点发生进展。例如，中国有炼丹术，西方世界有炼金术，可是中国只发明了火药，而西方诞生了现代化学，其关键在于炼丹术追求的结果——长生不老这个结论很难验证，而炼金术的结果是正确的。我们现代许多的化学符号都是当年牛顿这一代炼金术士留下的。英国著名经济学家凯恩斯曾发表演说“牛顿不是现代社会的第一人，而是最后一个魔法师。”他是上一个时代的魔法师，也是新时代的奠基人。

最后，构建现代社会观念体系的最后一个原因即是科学家群体的出现。这是人类科学史上一个非常独特的现象，即某一个国家，突然出现一群人，如牛顿、胡克、哈雷等，即“汤浅现象”，16世纪的科学家都在意大利，17世纪转移到了英国，18世纪到了法国，19世纪轮到德国，直到20世纪美国才出现科学人才。所以，当一帮人出现时，新的观念才能够破土而出，建立全新的观念体系。除此之外，科学家群体的出现所带来的另外一个结果是说话方式的转变，以前人们说话谦虚而繁琐，可是科学家之间，目的十分明确，所以直接、不文雅的表达方式成为了科学家群体的主体语言，即语言的简化趋势，科学家也有很大贡献。科学家群体出现的最后一个附带效应是彼此之间的竞争变得越发激烈，尤其是一些科学成果的发明权，最让大家熟悉的莫过于牛顿与莱布尼茨关于微积分的发现权之争。

综上所述，人类历史往往只有在特定时间、特定国家、特定圈层里的人，才有机会和幸运构筑一个新的观念体系，将整个人类文明向上提高到一个全新的高度。在牛顿之后，直到20世纪才出现爱因斯坦、波尔这、薛定谔一代人，构建下一个观念体系，类似的1905年为爱因斯坦的丰收年，也称为科学史上第二个奇迹之年。所以，当我们回首牛顿的一生，就可以理解牛顿的后半生，都不如1666年这一年的成果，并不是因为牛顿堕落了，而是因为观念体系的突破仅仅是一个小窗口，倾尽才智，也只能完成那样的突破，而更大的突破要再等一百年甚至几百年。

当我们以这个角度出发观察科学史和人类文明史，得出的结论会发生改变。例如，对科学技术的未来是悲观还是乐观，会产生不同推测。如著名的“奇点”理论家库兹韦尔曾在自己的书中提到，2046年奇点来临，之后是科技大爆发；也有科学家说它是“低垂之果”，我们现在看到的眼花缭乱的世界，享受着互联网带来的便利，这一切都是建立在阿兰·图灵与冯·诺伊曼这一代数学家与计算机科学家建立的观念体系之上，我们在享用他们栽种的果实，并且越吃越少。

更加客观地说，我们现在所拥有的现代文明，只从对与错来分析会显得过于肤浅。值得我们深思的是：现代文明是建立在人类的观念体系的顶端，每一个我们确信与认可的观念，都有其自身逐渐发展、生长、修正的过程，所以它们并不是天然就正确，只有深入了解牛顿与现代文明构建的内在关系，我们不仅可以了解什么是对的，更重要的是知道它什么时候开始走向正确，一边品尝科学的果实，一边避免现代文明给人类带来的傲慢。

[1]科学家群体研究的七个层面[J]. 自然辩证法研究，2014（5）：101-106.

[2]“汤浅现象”内涵解析及其现实意义[J].社会科学论坛：学术研究卷，2007（7）：4-8.

[3]科学的历程[M].长沙：湖南科学技术出版社，2013.

[4]福尔.牛顿传[M].北京：中国对外翻译出版公司，1999.

[5]牛顿的科学发现与科学思想[M].长沙：湖南教育出版社，1989.

[6]王克迪.论牛顿的宇宙论思想[J].自然辩证法通讯，2001（5）：60-67.

[7]牛顿引力论对于天体研究的影响及其与广义相对论的关系[J].自然杂志，1987.

[8]“0”的起源与印度佛教[J]. 文苑：经典选读，2012（6）：77.

[9]尔. 奇点临近[M].北京：机械工业出版社，2011.

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赵云（1985-），男，天文学硕士，山西农业大学信息学院教师，天文学、物理学，时间简史（天文学、物理学通识课）。