牛頓：疫情封閉中，他打開世界

□ 趙 博

疫情來臨前的牛頓

1642 年的圣誕節，艾薩克·牛頓出生在英國林肯郡的伍爾斯索普莊園。他不僅是個遺腹子，還是個早產兒。出生前3 個月，牛頓的父親就去世了。母親漢娜用父親的名字艾薩克來命名這個新生命。剛出生的艾薩克格外孱弱，只有3 磅（1.36 千克）重。保姆回憶，這孩子可以塞進一個1 夸脫（約合1.14升）的罐子里。

轉眼到了1661 年，牛頓離開了家鄉，步行兩天，前往離家60英里的劍橋大學三一學院。臨行前，他幾乎什么都沒有帶。到了劍橋后，牛頓給自己買了一個臉盆架、一把夜壺、一個可以裝1 升水的瓶子，還有“裝灌墨水”的瓶子。對于這位后世的大物理學家而言，這樣的生活一半源于簡便，另一半則是自身的經濟條件所限。

在17 世紀，英格蘭僅有牛津、劍橋兩所大學，入學者非富即貴。在出身顯赫的同學面前，牛頓的身份是“半傭半讀生”，也就是說，他需要靠替富人子弟打雜來補交部分學費。這些雜事包括：在富二代同學吃飯的時候站在旁邊侍奉；吃他們的剩飯；替他們搬運生火的木頭等等。所幸在劍橋的所有學院中，三一學院的伙食最好。按照柯瑞思在《劍橋：大學與小鎮800 年》中所說，英國國王詹姆斯一世在游覽劍橋后給出了建議：去國王學院祈禱，去三一學院吃飯，去耶穌學院住宿。

牛頓自然無法每天都能享受到學院食堂的珍饈美味，母親漢娜每年僅給他10 英鎊零用錢。他把這筆資金用在了購買櫻桃、果醬、牛奶、奶酪、黃油等生活必需品上。低微的身份加上低調的生活，這使得牛頓在劍橋三一學院的存在感極低，其傳記的作者理查德·韋斯特福爾曾寫過：當牛頓成為同時代最偉大的名人后，同學們幾乎沒有人記得他。

疫情下的劍橋

1665 年，也就是牛頓入學后的第四年，鼠疫不期而至。在距離劍橋不足100 公里的倫敦出現了瘟疫的苗頭。1665 年4 月12 目，倫敦出現了第一個意外死亡的案例。4 月30 日，英國政治家、作家塞繆爾·佩皮斯在日記中將其記錄為“可怕的瘟疫”。這場瘟疫逐漸蔓延，僅在倫敦，一周的死亡人數就超過1000 人，接著是2000 人。到了9 月，每天的死亡人數都超過1000 人。

如此之高的死亡率帶來的是普遍的恐慌，人們紛紛逃離倫敦。最先離開城市的是達官顯貴，然后，能夠離開倫敦的人們都開始撤離。利奧·霍利斯在《倫敦的崛起：五個人重塑一座城》中描述道：“街道開始堵塞，擠滿打包前往鄉村別墅的有錢人。有這樣一句格言，‘早離開，多停留，晚回來。’”該書還記載，查理二世宣布，國會休會到次年9 月，讓議員們可以躲到鄉下去。到了7月，懷特霍爾街人去樓空，冷冷清清，25000 個在宮廷附近居住和工作的官宦都走光了。

疫情自然也波及了劍橋。到了1665 年夏季，原本喧囂的小鎮一下寧靜了下來，城內最大的集市——斯特布里奇集市被迫關閉，學校取消了日常在大圣瑪麗教堂舉行的布道儀式。整個劍橋也成了一座死城。

在學校停擺之前，牛頓選擇了離開，他回到了老家伍爾斯索普，在那里躲避瘟疫。到了1666 年3月，英格蘭東部的疫情出現了好轉的苗頭，大學在經歷了半年的停擺后重新開學，牛頓也再次回到三一學院，但僅僅過了3 個月，疫情卷土重來，逐漸死亡的病例讓牛頓再次選擇回到家鄉。之后的一年，英國命途多舛，疫情還沒有消停。9月2 日，起于布丁巷的一場大火又將倫敦老城四分之三區域內的商鋪、庫房、住宅付之一炬，損失超過1000 萬英鎊。剛剛歷經疫病的倫敦又陷入火海，這座千年名城陷入到谷底。

牛頓的原點

“對于清教徒來說，1665 年的大瘟疫和1666 年的倫敦大火災一定是上帝對英國人罪惡的懲罰。”克萊頓·羅伯茨在《英國史》中這樣寫道。但始于1665 年的這場瘟疫，也成為牛頓人生經歷中的重要時期。他在躲避瘟疫的時期工作可以歸結為三個方面：微積分——研究變化的數學，對理解我們周圍的世界至關重要；萬有引力和光學及光的行為。

先看數學。在劍橋學習兩年后，牛頓就開始對數學感興趣。從1664 年起，他開始廣泛閱讀包括荷蘭數學家弗朗西斯·范·舒騰、笛卡爾和英國數學家沃利斯的著作。回到家鄉后，他延續著對于數學中“無限”這一問題（包含無限大和無限小）的探究。最開始，牛頓將這一發現稱作“流數法”，后人將其更為成熟的形式稱作“積分”。隨后，他還繼續深入探究了微分和積分之間的關系，并且最終發現了廣義二項式定理。

1666 年倫敦大瘟疫的街頭慘狀

再說物理。1666 年6 月，當疫情出現反復，牛頓第二次返回家鄉時，他的研究興趣從數學轉換到物理領域。在這之前，重力更多地體現在精神或者物質沉重的狀態，牛頓則給其賦予了物理學的意義。在一篇《論重力和輕力》的論文中，牛頓提出了“物質造成引力”這一概念。他相信，這種引力存在于地球內部。在此之前，伽利略也曾考慮過這個問題，他通過在比薩斜塔上那個著名的實驗，推翻了亞里士多德關于不同重量的物體下落速度不同的觀點。顯然，牛頓思考得更為深入，他要對這種現象加以解釋和說明，弄清楚“落體一直受到重力作用”的原因，這是物體具有垂直向下的內在之力。

在家鄉與世隔絕的環境讓他能更為深入地思考這個問題。根據傳說，牛頓關于萬有引力的初步思想，是源于蘋果砸到了他的額頭。但按照時間，這應該是他于1666 年在伍爾斯索普花園的蘋果樹下沉思的結果，而非被廣泛傳播的劍橋大學三一學院院內的那棵蘋果樹。按照托馬斯·利文森在《牛頓與偽幣制造者：科學巨匠鮮為人知的偵探生涯》中記錄：那時，牛頓頭腦中浮現的是幼時家鄉果園掛滿果實的蘋果樹，這時一個蘋果掉下來引發了他的注意。為什么蘋果總是垂直落到地面，而不是斜著或者向上飛呢？這直接促成他對于引力問題的思考。這幾乎可以被認定為夏娃以來最重要的一個蘋果，它沒有讓人類失去伊甸園，卻讓人們收獲了“萬有引力”。

三一學院內的蘋果樹，據說啟發牛頓萬有引力靈感

除了微積分、萬有引力外，牛頓還對光學產生了興趣。他主要嘗試研究的是“色彩的聚合現象”，這也是受到了羅伯特·胡克的啟發。胡克認為，顏色是亮與暗的結合，光是由脈沖產生的。牛頓則對這一說法提出了質疑。在家鄉，他通過一系列實驗，將白光分成了不同的顏色。在此基礎上，他研究了光的折射，表明棱鏡可以將白光發散成彩色光譜，而透鏡和第二個棱鏡可以將彩色光譜重新組合為白光。

1667 年4 月，在經歷了一年八個月的封閉后，牛頓回到了三一學院。離開時，他只是一個半傭半讀的學生，但回來時，他已經是在數學、物理和光學上都有所創見的年輕學者。封閉的歲月，抹去了無數人希望，讓他們的腦海一片空白。封閉的歲月，卻是牛頓成為科學巨匠的原點——他后來很多的創見與思想都在這個時期萌發，他用自己的天賦和勤奮點亮了中世紀后的科學火光。

正如英格蘭詩人亞歷山大·蒲柏為牛頓寫下的墓志銘：自然和自然的法則，隱藏在黑暗之中。上帝說，讓牛頓出世吧，于是，一切豁然開朗。