序　言

陸埮

　譯林出版社的於梅編輯打來電話要我為該社即將出版的《牛頓新傳》(英國羅布·艾利夫著，萬兆元譯)的中文譯本寫個序，并把書稿寄給了我。對于我們從事物理和天文工作的人來說，牛頓當(dāng)然是這個領(lǐng)域的先驅(qū)人物，出版他的傳記自然是一件有意義的事。
　　四年以前的2005年被聯(lián)合國規(guī)定為國際物理年，也可以叫做愛因斯坦年，標(biāo)志性的事件是一百年前(1905)愛因斯坦在他二十六歲這一年內(nèi)，發(fā)表了五篇劃時代的物理論文，這一年被認(rèn)為是愛因斯坦的奇跡年。那一年，他創(chuàng)建了狹義相對論、證明了E=mc2、發(fā)表了光電效應(yīng)(量子論的奠基性論文，諾貝爾獎獲獎之作)和布朗運(yùn)動(皮蘭因用實(shí)驗(yàn)證明了愛因斯坦的布朗運(yùn)動理論而獲得諾貝爾獎)。談起愛因斯坦，人們自然會同時提起牛頓，他們兩人常常被相提并論。說來也巧，牛頓也有他的奇跡年，那是在他二十三至二十四歲期間(1665—1666)，當(dāng)時他剛從英國劍橋大學(xué)三一學(xué)院畢業(yè)在家躲避瘟疫。這兩年，牛頓的科學(xué)思想十分活躍，遍及數(shù)學(xué)、光學(xué)和力學(xué)，幾乎把他一生中大多數(shù)重要科學(xué)創(chuàng)造的藍(lán)圖規(guī)劃了出來。
　　牛頓的科學(xué)貢獻(xiàn)主要在如下三個方面。1)數(shù)學(xué)方面：他發(fā)展了無窮級數(shù)理論，證明了二項(xiàng)式定理，求出了任意冪二項(xiàng)式的級數(shù)展開式，特別是創(chuàng)立了微積分。2)光學(xué)方面：他發(fā)現(xiàn)了分光現(xiàn)象，用三棱鏡將太陽光進(jìn)行分解，證明白光是由不同顏色(即不同波長)的光混合而成，這一發(fā)現(xiàn)為光譜分析打下了基礎(chǔ)。牛頓還把一個凸透鏡的凸面，壓在一個十分光潔的平面玻璃上，在白光照射下看到了明暗相間的同心圓圈，人稱“牛頓環(huán)”。對于光的本性，牛頓還提出了光由微粒組成的學(xué)說。此外，他還首次制成了反射式望遠(yuǎn)鏡，這在天文學(xué)上也具有里程碑的意義。3)力學(xué)方面：這是牛頓最主要的科學(xué)貢獻(xiàn)。他提出了力學(xué)三定律，構(gòu)成了完整的力學(xué)體系。他還發(fā)現(xiàn)了人類所知的第一種基本作用力——萬有引力定律。無論月亮繞地球運(yùn)動，還是行星繞太陽運(yùn)動，萬有引力都是支配它們的唯一的一種力，而且與地面上物體所受的重力實(shí)屬同一種力。萬有引力的提出第一次顯示了地上的規(guī)律和天上的規(guī)律實(shí)際是統(tǒng)一的，因此，牛頓已經(jīng)完全奠定了天體力學(xué)的基礎(chǔ)。人們精確計(jì)算行星、衛(wèi)星的運(yùn)動，以及人們發(fā)射人造衛(wèi)星，均需要依據(jù)這些規(guī)律。事實(shí)上，他不僅提出了力學(xué)定律，而且也提出了包括絕對時間、絕對空間在內(nèi)的完整的經(jīng)典力學(xué)框架。這是人類提出的第一個完整的科學(xué)體系。
　　科學(xué)的發(fā)展要有兩個前提，一個是能提供正確理論分析的嚴(yán)格的邏輯，一個是能反映客觀實(shí)際的觀察和實(shí)驗(yàn)。在牛頓時代，這兩個條件已經(jīng)具備。古希臘的歐幾里得幾何學(xué)已經(jīng)給出了嚴(yán)格邏輯體系的范例。伽利略、開普勒等已經(jīng)開創(chuàng)了力學(xué)和天體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)和觀測工作。牛頓得以在他們的基礎(chǔ)上完成了完整的低速度經(jīng)典力學(xué)體系，系統(tǒng)描述了物體的動力學(xué)行為。他是第一位集大成的科學(xué)家。他所處的時代和環(huán)境，必然還處于科學(xué)發(fā)展的早期，還存在著不少非科學(xué)甚或迷信的東西。在這樣一種環(huán)境和氛圍中，在這樣一種科學(xué)發(fā)展的過渡時期，作出這樣的科學(xué)貢獻(xiàn)確實(shí)十分不易。20世紀(jì)上半葉，人們曾發(fā)現(xiàn)了一箱子牛頓沒有公開過的手稿，包括了他的大量筆記、手稿和私人信件等資料。事實(shí)上，牛頓本人也存在著兩面性，他不僅發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》和《光學(xué)》等著作，總結(jié)了他的科學(xué)貢獻(xiàn)，也留下了五十多萬字的煉金術(shù)手稿和一百多萬字的神學(xué)手稿這些非科學(xué)的東西。當(dāng)然，無論從他本人思想達(dá)到的程度，還是從他產(chǎn)生的客觀效果來看，發(fā)表的與未發(fā)表的應(yīng)當(dāng)區(qū)別看待。
　　這本《牛頓新傳》也收集了他的大量鮮為人知的新材料，可以讓人們了解，科學(xué)是怎樣艱難地一步一步地在非常復(fù)雜的社會背景中誕生出來的。