牛頓（上）

楔子　真相出現

懷特

這個奇異的精靈，被撒旦所惑，
深自以為用他超凡的智慧，
必可竊取得上帝及這大自然的全部秘密，
他是哥白尼和浮士德兩位合一。——凱因斯

按照一份在歷史上最具廣大影響力的人物名單——《一百個偉人》所列，艾薩克．牛頓（Isaac Newton, 1642-1727）排名第二，居於穆罕默德之後，而位於耶穌基督之前。他之所以獲得這項尊榮，是由於他對科學無可比擬的貢獻。他所創的許多原理，幫助我們塑造了現代世界的模型，受到世人的無限景仰。然而，牛頓並非如歷史一向記述的那樣是個人格無瑕的人，他的形象受到他的「信徒」以及一代代崇拜他的傳記學者所保護，為他製造一些不太正確甚至虛構的故事，其程度比歷史上任何科學家都有過之。到了一九三○年代，真正的牛頓才從迷霧中逐漸顯現出來，置身於光亮之下接受分析與批評。自那時起，令人不可思議的謊言才被一一抖落，一些期望可留傳久遠的神話逐漸被揭穿：牛頓不再是超凡脫俗的全能者，也不再是未受污染的天才，更不是人格純潔的一位科學真理的探究者。

為聖人立傳

有如寫聖人傳似地記載牛頓事蹟，是從牛頓去世那年就開始了。第一位替牛頓寫傳記的是英國人司徒克雷（William Stukeley, 1687-1765），一位德魯伊特教派學者兼古希臘神話學家，他於一七二○年代寫成了《牛頓爵士生平懷思錄》（Memoris of Sir Isaac Newton's Life），是為他最仰慕的英雄而做的奉獻。在牛頓生前的最後十年裡，司徒克雷與他過從甚密，這本《懷思錄》是以他個人親身體驗的第一手資料為基礎，故而是十分重要的牛頓傳記。但是，他和許多其後為牛頓立傳的人一樣，因過度崇拜而造成偏見，他們看到的牛頓是一個半人半神、絲毫沒有缺點，且幾乎不朽的聖人。

另一本重要的著作，是布魯斯特爵士（Sir David Brewster, 1781-1868）於1855年出版的《牛頓爵士的生平、著作及發現之懷思》（Memoirs of the Life, Writings, and Discoveries of Sir Isaac Newton），這是繼司徒克雷之後最有價值的一本，對世人瞭解牛頓有很大的貢獻，只可惜作者缺乏客觀，使該書失色不少。布魯斯特和別人沒有兩樣，對牛頓十分虔敬，凡是遇到與他心目中的形象不相符的證據都故意漠視，堅決強調牛頓的成就為後世子孫所做的貢獻，且努力在這單獨一方面著色，完全不質疑這位偉大的科學家在他漫長的一生中，所表現出來的許多複雜、矛盾的行為。

牛頓的成就毫無疑問是偉大的，確實是位了不起的天才。不過，就如他那最負盛名的著作《自然哲學和宇宙體系的數學原理》（Phylosophiae Naturalis Principia Mathematica，簡稱《原理》）一樣——儘管描述的是極度繁複和瑣細的宇宙作用力，其所依據的卻是簡單易明的事實，牛頓那曲折盤扭的性格，也比正統的科學史家願意讓後世得知的為甚。

本質而言，牛頓是一個隱閉的人，情願退縮到一個角落，與整個世界隔離。他一生中有一段很長的時期不和外界的日常事務接觸，工作的場所就在大學的個人研究室裡，或者是在學校旁邊自己的住家兼實驗室中；他都是單獨做研究和試驗。在各方面，牛頓從小就不喜歡在團體中做一個墨守成規的人。他逃避家中世代相傳的純樸農村生活；在大學裡，他自行設下獨居的藩籬，拒絕接受教會頒定的守則，訂閱阿萊亞斯教派（Arianism，此派的教義是一貫反對三位一體論，被正統基督教視為異教）的刊物。在當時的宗教社會裡，如果牛頓這種信仰為外人所知，那麼他的一生事功尚未達成之前，就已被徹底毀滅了。另外，最嚴重的一點，他還是個學術界不容的煉金術士。

煉金之密

當傳記學家審視牛頓的生平，為他撰寫傳記的時候，牛頓已經不在人世，並不必要替他隱瞞他的宗教傾向。可是，使那些早期傳記學家如鯁在喉、吞嚥不下的，是牛頓圖書室中的廣大藏書，以及遺留下來的大量文稿與札記。其中有許多令人難以置信的資料，在在都清楚顯示出，儘管是一位歷史上最受到尊敬的科學家、創立科學方法的楷模，他將畢生精力花費在煉金術上的部分，超過使用在探究純科學的透藍清水中。這些資料也確切證實了，牛頓的一生中沒有幾個知己好友發覺他的秘密，都不知道他竟然用了許多時間去研究聖經中的年代和預言，尋覓自然界中的魔術，並且，比一切都要嚴重的，他試圖探索出煉金術的秘密——靈中之靈（the prisca sapientia）。

早期為牛頓立傳的人覺得迥然相反的兩種性格不可能共存，於是，在發現到任何會玷辱牛頓人格、令他們感到困擾的資料時，不得不加以掩飾，將它們當成是某種特殊怪癖或者是一時神經錯亂。布魯斯特以「不過是笨人與庸人的消遣」來形容牛頓所廣泛蒐藏與煉金術有關文獻。

到了一九三六年，牛頓的真實面貌才漸漸顯露出來：他是個時常精神緊張、困擾不安、神秘衝動的人。那一年，有一批牛頓的文件在蘇富比（Sotheby）拍賣，那是約於五十年前，由劍橋大學接受捐贈，被認為是「不具科學價值」的蒐藏品。結果，由傑出的經濟學大師兼研究牛頓的學者凱因斯於拍賣會中購得。（十年之後，凱因斯去世時，又再遺贈給劍橋大學的國王學院。）

凱因斯研讀這批牛頓的祕密文件（被那些寫聖人傳的牛頓立傳者所忽略的手稿、札記、論文等）之後，於一九四二年，在英國皇家學會發表演說，將歷史上最著名和最崇高的科學家，描繪成一幅完全不同和極受爭議的形象：

從十八世紀以來，牛頓一向被認為是第一個也是最偉大的近代科學家，是一個理性主義者，他教導我們做冷靜的思考和無偏的推理。可是，現在我要說我不認為如此，我不認為任何人在看完那一箱文件之後，還會把他看成是那樣道德高尚的偉人。那一箱文件是牛頓於一六九六年離開劍橋大學時，特意收拾起來帶走的，雖然後來一度佚失，最後還是留傳到我們手上。牛頓並非理性時代的第一人，卻是最後一個變魔術者、最後一個巴比倫人和索馬利亞人。他是最後一個偉大的智者，運用和那些不到一萬年前開始建立知識遺產的那些人的同樣目光，在可見可知的世界中搜索。牛頓，生於一六四二年聖誕日的遺腹子，是馬基人能真誠敬服的最後一個神童。

很顯然地，凱因斯是被他所發現的資料困惑了，不過，對我們大家而言這是件幸運的事，因為這是個已經可以接受這類發現的時代。凱因斯的發現引出兩個關於牛頓的問題：首先，如果這位近代力學理論的創建者，曾花費大量時間從事煉金術的試驗，是否還隱藏著另外一些甚麼東西未為人知呢？其次，牛頓在研究煉金術的同時，是否已經影響了他在純科學上的成就？

第一個問題比較容易回答。牛頓之難以與人相處是早已聞名，孩童時期的家庭變故使他在情感上受到無法彌補的傷害；成人後與許多同輩科學家發生爭執亦是廣為人知的事，且他被認為是個極度自負的人。但是，在凱因斯公開討論他的發現之前，傳記學家們幾乎從來不提這方面的史實。一九三六年是一個分界點，在那之前，大多數的牛頓傳都是依賴司徒克雷的見識，只有少數傳記學家勇於質疑舊權威，向較深處挖掘。

用陸續被挖掘出來的材料為牛頓畫像，畫出來的形象不十分美麗；本來如此，真實的人生並不都是美麗的，況且，這位重新被人揭露、畫像更清晰的牛頓，才是真實的牛頓。我們應該驕傲地接受這樣一個人，接受他獨特的才華與天分，也接受他怪異的行徑與失敗。與牛頓同時代的蘭恩爵士曾經說過：「我們解釋一件奇蹟的時候，不必害怕奇蹟失蹤。」

眼前的圖片漸漸地拼湊成形，我們看到的是一個追求知識的天才，他想要瞭解他所碰到的一切事物；對於生活中各式各樣迷惑他的每一件事，他都會產生一股衝勁去探究出其道理來。這種極度的企圖心造成他自我傷害、精神崩潰，達到幾乎瘋狂的狀態。如此不分青紅皂白地追逐新知，或許是他涉獵及占星術之類巫術和迷信的原因。不過，從無邊無際、三教九流都不拘的探討和摸索裡，他也改變了我們生存的這個世界。

凱因斯文件牽出的第二個問題就比較難以探究，到底牛頓在煉金術上的修習功夫，對他的研究科學是否有所裨益。這是凱因斯個人主觀的認定，而這疑問可能永遠無法完全解開。

雙面牛頓

事實上並非人們對這個問題不予認真研究，而是由於牛頓留下的文件中，有關煉金術的資料超過一百萬字之多，況且，其中還有許多是用他自創的符號暗語、拉丁文、和手寫的小字記載下來的，破讀這些資料就已經是件十分困難的事了。有些學者花費了六十年的光陰從事這項工作，如今仍在進行中。已故美國學者德布斯（Betty Jo Dobbs）譯解了大量這類資料，並且提出了相當詳細的分析。她將牛頓的煉金試驗彙集寫成兩本學術著作：《牛頓煉金術的基礎》和《雅努斯的兩個面孔：煉金術在牛頓思想中所扮演角色》。另外有一些人也開始分析牛頓所蒐集的許多聖經預言的相關著作，以及探究牛頓對從占星術到數字算命廣泛迷信所持的想法。但是，對一般閱讀這些資料的人而言，十七世紀煉金術士的心路歷程確實有難以瞭解之處，他們的精神狀態有許多層次，就我們二十世紀後期的腦筋而言，未免覺得陌生，要想設身處地去體會極為困難。

在隨後的幾頁篇幅中，我將會討論煉金術對於牛頓的科學研究所產生的正反兩方面影響。然而，以我個人而言，結論可是不含糊的。基於手邊的證據，我認為牛頓從煉金術的研究中，獲得了關鍵性的啟示，而發現了足以改變世界的科學成就。因此，牛頓在煉金術上的修習，必然與他科學的分析思維有所關聯。

牛頓曾經說過：「虛假的事物可以隨意想像，唯有真實的事物才能被理解。」在想像與認識之間有一片灰色地帶，它有時成為傳記學家自然的藏身之所。然而，隨著神話逐漸被破解，久被掩蓋的真相陸續出現，這片灰色地帶就愈來愈窄。牛頓，這位偉大的智者、現代科學之父及先驅，如今可以和另一個神祕的、情緒性的、妄想的、甚至謊稱他自己找到了「點金石」的牛頓並立共存，雖然形象略為損落，仍然是受人景仰的巨人。

推薦序　現代科學的搖籃在哪裡？

方勵之

牛頓一名，幾乎盡人皆知，都知道他是人類文明史上最偉大的科學家之一，然而，對牛頓其人真有了解的，也許就不多了。就是在物理學界，牛頓兩字也很少代表一個人，往往只是用做一個術語、一個符號或力的單位。懷特的《牛頓——最後的巫師》，寫的就是牛頓的一生。如果你想知道一些牛頓和他那一代物理學開拓者的故事，或者，你對現代科學的早年發展史有興趣，我向你推薦此書。

本書是最新的一本牛頓傳，引用的資料很多。做者詳盡而生動地描寫了牛頓一生八十五年的經歷，有正史記載，也有傳聞和軼事，再現牛頓生活的環境——十七世紀的英格蘭。加以風土人情的旁白插敘，本書實可當做一本歷史故事來讀。不過，在我看來，更有價值的是，做者強迫你去思考這些故事背後的一個問題：是什麼推動了十七世紀的物理學，即最早的嚴謹科學的發展？是什麼造就了牛頓？誰給了牛頓對萬有引力的「頓悟」？是那個當初被夏娃吃掉，後來又碰到牛頓腦袋上的蘋果，還是牛頓所熱衷的煉金術？

這個問題本身，對科學發展史來說，是既嚴肅又有趣的。

史家公認，現代科學發端於十六、七世紀的歐洲。它由一聯串響亮的名字所標誌，哥白尼、伽利略、刻卜勒，以及牛頓。史家也公認，歐洲的中世紀是黑暗的。巫術、占星術、降神術、煉金術等神祕主義盛行於世，科學被稱做「自然魔術」，只能做「神學的婢女」。比之同時代的阿拉伯世界及東方的中國和印度，歐洲的文明，特別是科學文明，是落後的。直到十五世紀上半葉，標誌科學發展巔峰的地點還是中亞的撒馬爾罕（Sarmarkand，在今阿富汗北鄰烏茲別克境內）。然而，轉眼不到一個世紀，歐洲就囊括了所有最重要的科學發現，奠定了現代科學的整個框架。是什麼原因使一個落後的歐洲成為現代科學的發祥地？為什麼現代科學率先在十六、七世紀的歐洲興起？而不是在其他地方？

一個標準的答案是文藝復興。人本主義思潮和宗教改革衝擊了中世紀的觀念和方法，為建立現代科學的價值體系開了路。但是，這個標準答案難於說明所有個案。

其中一個就是牛頓。牛頓最重要的科學貢獻集中在他的著作《自然哲學和宇宙體系的數學原理》（以下簡稱《原理》）。三百年來，它是物理學的經典，可是，考其一生，牛頓專注在《原理》有關問題上的時間很少，總共只有兩次，不超過三年。用牛頓自己的話說，第一次是「在一六六五年開始，……我從刻卜勒關於行星運行週期的平方與距離太陽平均距離的立方成正比的定律，推出了使行星保持在它們的軌道上的力必定和它們與繞行中心之間的距離平方成反比。……所有這些發現都是在一六六五和一六六六的鼠疫年代裡做出來的。」

第二次是「在一六七六和一六七七年之間的冬季，我發現了一個命題，那就是……一個行星必然要做橢圓形運動，力心在橢圓的一個焦點上。」

牛頓的其餘生涯當然也做科學研究，如光學，和修訂他的《原理》。但很多（也許是大多）時間，他都沉緬於煉金術。據傳，一六六一年，十九歲的牛頓初入劍橋大學，別人問他要學什麼，他答道：「數學，因為我打算去檢驗人事占星術。」所以，一九四○年以降，劍橋的學者（如凱因斯、李約瑟等）不無道理地稱牛頓是「最後一位巫師」，這就是本書副標題的由來。

牛頓並不是唯一具有這種雙重性格的人。除了義大利的達文西和伽利略外，雙重性在那一代科學巨匠身上似乎常見。刻卜勒被譽為行星運行秩序的締造者（發現者），同時他又是個活躍的占星術士。哥白尼創立了劃時代的日心地動說，但又迷戀於畢達哥拉斯的數字崇拜。（這與當今中國人流行的不同，畢達哥拉斯學派認為，良機——應當包括發財的機會——對應的數字不是「八」，而是「七」，即最大的個位質數。）

這些事實暗示，中世紀歐洲的文化似乎並不與科學活動完全衝突，兩者可以共存在一個人身上，甚至，說不定那些神祕主義還有助於科學的興起呢！由此，有的科學史家乾脆斷言「中世紀是現代的搖籃！」從年代的前後來看，泛泛而言的「搖籃」說得並不錯，問題是，具體而言，「搖籃」效應表現在哪裡？

為永恆真理奮鬥

本書做者力圖證明一個直接的搖籃效應。第六、七兩章的主題是牛頓年代的煉金術和牛頓本人的煉金活動。做者對煉金技術敘述之詳是本書的一大特色。有興趣的讀者可以根據做者的描寫去重複當年的煉金。（這不是玩笑，這是研究科學史的一種實驗方法。我的一個朋友，一位科學史教授，即精於此道。）然而，作者的結論是：牛頓煉金所得到的「軒轅十四銻」，在牛頓「牛頓邁向偉大科學理論（指萬有引力理論）大道上的路標」。對這個結論或許見仁見智，但我的確欣賞作者關於牛頓煉金術的描寫。

我相信，「搖籃」效應當也有間接的。間接的「搖籃」效應認為，在價值觀和自然觀兩方面，煉金術與現代科學有某種相通。比如，牛頓對自然觀的一個重要貢獻是消除了神性（celestial）物質和世俗（earthly）物質之間的差別。為了解釋為什麼蘋果會掉向地面，而月亮卻不掉下來，古希臘的先哲認為，蘋果等東西是世俗的，而月亮以上的天體都由神性物質構成，它們不受大地的吸引，掉不下來。中國古代的杞人也疑慮過「天會不會掉下來？當時的一種解釋也與神性說相似，「夫天之蒼蒼，非鏗然之質，『奈何憂崩墜乎』。」然而，牛頓則證明，無論月亮還是其他天體都同世俗物質一樣，乃鏗然之質，一樣遵從萬有引力定律，並無神性。得到這個結論並不偶然。牛頓在《原理》第三卷講到他的自然觀和方法論。開宗明義就是：

法則二：所以，對於自然界中同一類結果，必須盡可能歸之於同一類原因。

可見，尋求統一或尋求普適是牛頓研究自然的一個基本動機。另一方面，統一觀也是煉金術的一個基本信念。煉金術士之所以鍥而不捨，因為他們堅信：萬物在本質上是相同的，皆出自空氣、土、水、火四元素。所以，在自然觀上，煉金術似乎是支持追求科學的一個「搖籃」效應！

不過，這個答案仍然沒有回答全部的問題。煉金、占卜、數字崇拜並非十六、七世紀的歐洲獨有，為什麼在其他地方它們沒有形成現代科學的「搖籃」？從李約瑟開始，幾乎所有熱衷於中西對比的科學史家，都討論過：為什麼現代科學沒有率先在中國出現？中國也曾盛行神秘主義的煉丹術，它似乎也基於「道生一、一生二、二生三、三生萬物」的「大統一」自然觀？為什麼不見它的「搖籃」效應？是不是由於中國煉丹家沒有看到「軒轅十四銻」？這個話題本身也走到神秘主義了。

無論如何，想一想早年的科學與神秘主義的關係，是不無教益的，至少增添了一份歷史感。也許，在那個年代，科學和神秘主義都共同是為了追求永恆。牛頓誕辰三百年的時候（一九四二），愛因斯坦寫道：「只有把他（牛頓）的一生看做為永恆真理奮鬥的舞台上的一幕，才能理解他。」

我相信，陳可崗教授以他中西貫通的譯筆，會領你神遊一個逝去的時代、一個科學與巫術共存的時代、一個科學與魔法開始分化的時代、一個誕生了牛頓也誕生了現代科學的時代。現代科學的搖籃到底在哪裡？「神」臨其境之後，也許你會悟出自己的答案。

生於廣州，成長於台灣最艱困時期，曾就讀海軍官校，台大物理系畢業，美國普度大學物理博士，主修實驗固態物理。曾任教於清華大學，後移居美國，任職電子工程師。

工餘及退休後，輒常撰寫科學新知投刊於海外華文報紙，有〈量子電腦的發展〉、〈火星上生物之謎〉、〈大陸生態環境破壞的事實〉。
譯作有《十月的天空》、《觀念物理4：聲學‧光學》、《觀念物理5：電磁學‧核物理》、《牛頓（上）－最後的巫師》、《牛頓（下）－科學第一人》、《數學妖法》、《阿基米德幹了什麼好事！》、《質數魔力（上）－橫跨兩世紀的狂熱》、《質數魔力（下）－百萬美元大挑戰》、《居禮們：一個傳奇的家族》、《時光旅人》（皆為天下文化出版）。