牛頓（下）

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）。