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牛顿新传.牛津通识读本

英文书名: Newton: A Very Short Introduction
作者: 罗布·艾利夫
译者: 万兆元
出版社: 译林出版
出版日期: 2015年9月1日
开本: 16开
版次: 1
页数: 134页
装帧: 平装
ISBN: 9787544732802
语种: 简体
国内/代购: 国内原版
简单介绍:
牛顿对于欧洲政治、科学和宗教都产生了巨大影响,《牛顿新传》大量披露了牛顿生前从未发表过的手稿,细致剖析了牛顿的工作和生活,详细解释了牛顿的科学发现,深刻挖掘出了牛顿思想背后的动因,由此展现出了一位异常复杂的伟大人物。
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早在牛顿去世之前,他的名誉就存在着争议。他的一些宗教观念被某些人认为是非正统的。但对于绝大多数学者来说,他在科学方面的贡献超越了一切。《牛顿新传》利用了牛顿未经发表的私人手稿,阐释了牛顿复杂个性的成因,展示了他在炼金术、物理学、数学等方面的成就。

名人推荐

只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上的一幕才能理解他。
——爱因斯坦

媒体推荐

只有把他的一生看作为永恒真理而斗争的舞台上的一幕才能理解他。

    ——爱因斯坦

作者简介

罗布·艾利夫
萨塞克斯大学学术史和科学史教授。《科学史》杂志编辑。曾发表过多篇有关早期现代史和科学史的学术文章。他还是一个有关牛顿的国际项目的编辑总监,该项目致力于整理出牛顿所有著作的完整电子版本。

目录

前言
1 一位爱国者
2 哲学式玩耍
3 神奇岁月
4 挑剔的大众
5 真正的炼金术哲学家
6 少数蒙选者之一
7 神圣之书
8 都市之中
9 万有之主
10 马人与其他动物
索引
英文原文

序言

序 言
陆埮
 
译林出版社的於梅编辑打来电话要我为该社即将出版的《牛顿新传》(英国罗布·艾利夫著,万兆元译)的中文译本写个序,并把书稿寄给了我。对于我们从事物理和天文工作的人来说,牛顿当然是这个领域的先驱人物,出版他的传记自然是一件有意义的事。
四年以前的2005年被联合国规定为国际物理年,也可以叫做爱因斯坦年,标志性的事件是一百年前(1905)爱因斯坦在他二十六岁这一年内,发表了五篇划时代的物理论文,这一年被认为是爱因斯坦的奇迹年。那一年,他创建了狭义相对论、证明了E=mc2、发表了光电效应(量子论的奠基性论文,诺贝尔奖获奖之作)和布朗运动(皮兰因用实验证明了爱因斯坦的布朗运动理论而获得诺贝尔奖)。谈起爱因斯坦,人们自然会同时提起牛顿,他们两人常常被相提并论。说来也巧,牛顿也有他的奇迹年,那是在他二十三至二十四岁期间(1665—1666),当时他刚从英国剑桥大学三一学院毕业在家躲避瘟疫。这两年,牛顿的科学思想十分活跃,遍及数学、光学和力学,几乎把他一生中大多数重要科学创造的蓝图规划了出来。
牛顿的科学贡献主要在如下三个方面。1)数学方面:他发展了无穷级数理论,证明了二项式定理,求出了任意幂二项式的级数展开式,特别是创立了微积分。2)光学方面:他发现了分光现象,用三棱镜将太阳光进行分解,证明白光是由不同颜色(即不同波长)的光混合而成,这一发现为光谱分析打下了基础。牛顿还把一个凸透镜的凸面,压在一个十分光洁的平面玻璃上,在白光照射下看到了明暗相间的同心圆圈,人称“牛顿环”。对于光的本性,牛顿还提出了光由微粒组成的学说。此外,他还首次制成了反射式望远镜,这在天文学上也具有里程碑的意义。3)力学方面:这是牛顿最主要的科学贡献。他提出了力学三定律,构成了完整的力学体系。他还发现了人类所知的第一种基本作用力——万有引力定律。无论月亮绕地球运动,还是行星绕太阳运动,万有引力都是支配它们的唯 一的一种力,而且与地面上物体所受的重力实属同一种力。万有引力的提出第一次显示了地上的规律和天上的规律实际是统一的,因此,牛顿已经完全奠定了天体力学的基础。人们精确计算行星、卫星的运动,以及人们发射人造卫星,均需要依据这些规律。事实上,他不仅提出了力学定律,而且也提出了包括绝对时间、绝对空间在内的完整的经典力学框架。这是人类提出的第一个完整的科学体系。
科学的发展要有两个前提,一个是能提供正确理论分析的严格的逻辑,一个是能反映客观实际的观察和实验。在牛顿时代,这两个条件已经具备。古希腊的欧几里得几何学已经给出了严格逻辑体系的范例。伽利略、开普勒等已经开创了力学和天体力学的实验和观测工作。牛顿得以在他们的基础上完成了完整的低速度经典力学体系,系统描述了物体的动力学行为。他是第一位集大成的科学家。他所处的时代和环境,必然还处于科学发展的早期,还存在着不少非科学甚或迷信的东西。在这样一种环境和氛围中,在这样一种科学发展的过渡时期,作出这样的科学贡献确实十分不易。20世纪上半叶,人们曾发现了一箱子牛顿没有公开过的手稿,包括了他的大量笔记、手稿和私人信件等资料。事实上,牛顿本人也存在着两面性,他不仅发表了《自然哲学的数学原理》和《光学》等著作,总结了他的科学贡献,也留下了五十多万字的炼金术手稿和一百多万字的神学手稿这些非科学的东西。当然,无论从他本人思想达到的程度,还是从他产生的客观效果来看,发表的与未发表的应当区别看待。
这本《牛顿新传》也收集了他的大量鲜为人知的新材料,可以让人们了解,科学是怎样艰难地一步一步地在非常复杂的社会背景中诞生出来的。

文摘

哲学式玩耍
根据英国当时使用的历法,牛顿出生于1642年的圣诞节(在欧洲大陆的大部分地区是1643年1月4日)。在他出生后的头十年里,英国经历了可怕的内战。17世纪40年代,议会军与保皇军之间爆发战争,结果将查理一世于1649年1月送上了断头台。牛顿的舅舅和继父都是地方教区的教区长。在国会召集教会当局检查宗教“虐待”情况的过程中,他们两人似乎并没受到什么折磨。十多岁的时候,牛顿生活在激进的、信奉新教的共和政体下。到了1660年,查理二世复辟,共和政体被取代了。牛顿出身于一个相对殷实的家庭,在一种浓厚的宗教氛围中长大。牛顿的父亲也叫艾萨克,他是一个自耕农,在1639年12月继承了林肯郡伍尔索普教区的一片土地和一座很气派的庄园。牛顿的母亲汉娜·艾斯库来自下层乡绅家庭,似乎仅仅受过一点基本教育(不过这在那时是比较普遍的)。不过,她弟弟威廉却是17世纪30年代剑桥大学三一学院的毕业生。后来,在送牛顿去上三一学院的过程中,威廉发挥了很大的作用。
牛顿的父亲(他显然连自己的名字都不会写)死于1642年10月初,当时离儿子出生还有将近三个月时间。牛顿曾对孔杜伊特讲,他刚生下来时瘦小孱弱,一副病态,人们都认为他活不长久。家里打发两个妇人到当地一位贵妇那里寻求帮助。结果她俩却在半路上坐下来休息,因为她们肯定等自己返回时那个婴儿已经死了。然而,命运多舛的牛顿还是活了下来。母亲把牛顿抚养到三岁的时候,当地一位上了年纪的教区牧师巴纳巴斯·史密斯向她求婚。史密斯牧师很富有,他答应会给汉娜的头生子牛顿遗留一些土地,于是汉娜就在1646年1月和史密斯结婚了。从那以后,一直到史密斯1653年去世,汉娜大部分时间都和后夫生活在一起,而且为他生育了三个孩子(其中一个就是凯瑟琳·孔杜伊特的母亲)。虽然约翰·孔杜伊特用抒情的笔调描写了汉娜的品德,并且很细心地指出汉娜是一位对所有的孩子“都很溺爱的母亲”,但同时强调她最钟爱的还是小艾萨克。无论这话的真实性如何,来自牛顿自己的证据则表明他少年时与母亲的关系非常不好。此外,在长达七年的时间里,汉娜实际上都将牛顿留在伍尔索普由外婆抚养,历史学家一直觉得很难将这一事实与孔杜伊特的描述协调起来。
牛顿先后就读于当地的两所小学,十二岁后进入格兰瑟姆文法公学读书。他寄宿在当地的一位药剂师约瑟夫·克拉克家中。克拉克的药房成了牛顿获取信息的一个大好来源。克拉克的一位后代告诉威廉·斯蒂克利,牛顿对店中大量的药品和化学制品表现出了极大的兴趣。斯蒂克利写道,牛顿曾花了大量时间来收集药草,还很可能向克拉克的学徒了解过这些药草的属性。牛顿当时和克拉克的继子女生活在一起。这些继子女中有一位叫凯瑟琳——也就是后来的文森特夫人,她提供了有关这位神童的大量信息。斯蒂克利遇到的每个人都会向他叙说牛顿制造机器的“天赋和非凡的创造性”。他们这样告诉他:“放学后,牛顿不跟其他男孩一起玩耍,而总是在家里忙个不停,随心所欲地制作各种各样的小玩意儿和木头模型。”文森特夫人称自己就是那位年轻的发明家当年关注、爱慕的对象。根据她的记录,牛顿的同学“并不十分喜欢”牛顿,因为他们知道牛顿要比他们“心灵手巧得多”。小艾萨克“一直”都是“一个严肃、沉默寡言而善于思考的少年”。他从不跟男孩子一起玩耍,但偶尔会做一些玩具小屋中摆放的家具,给女孩子“摆放玩偶和悬挂小饰品”。
牛顿将母亲给他的钱都用来购置锯子、凿子、手斧、锤子之类的工具,并慢慢在格兰瑟姆建起了“一家齐备的工具店”。“他用起这些工具来得心应手,好像生来就是干这一行似的。”文森特夫人描述过的那些机器以及牛顿制作的其他机器,其设计构思大都源自约翰·巴特的《自然与艺术的奥秘》一书。《自然与艺术的奥秘》属于当时极为流行的“数学魔术”一类的书籍,其中包含了无数制作机器的法子和图画。那时的牛顿已不甘于按部就班地利用书中的信息,而总要大大发挥一番才行。由于不满足于按照巴特的描述复制一个简单的风车,牛顿曾专门跑到附近一个村子里观摩制造一架真正风车的过程。他“天天跟工匠们待在一起”,“非常准确地掌握了风车的制作机理,然后自己制作了一个真正的、完美的风车模型”。不仅如此,牛顿还超越了他的风车样板。他改变了风车的机理,竟让一只老鼠来驱动风车的翼板——老鼠为了够着谷物,只得不停地推动一只轮子。虽然给斯蒂克利提供信息的人对风车的准确机理有着不同的说法,但他们都一致说当时人们会从几英里外赶来观看艾萨克的“老鼠磨工”。斯蒂克利敏锐地指出,牛顿往往会专注于“滑稽的”(即“好玩的”)发明。除了老鼠磨工和玩偶家具之外,牛顿还研究过一个简单风筝的结构和尺寸,然后做了一个更好的风筝,拴上一个点燃蜡烛的灯笼放飞。这个风筝曾一度引起当地人的惊恐,给了他们许多饭余酒后的谈资。
牛顿还造了一个木钟,而且就像他制作风车和风筝那样,紧接着又造了一个更好的。改进后的木钟带有一个钟盘,由涓涓细流来驱动,而水是他每天早晨加进去的。这个木钟是牛顿用汉弗菜·巴宾顿送给他的一个箱子改做的。巴宾顿是克拉克夫人的弟弟(克拉克夫人是汉娜·史密斯的好友),他因为拒绝宣誓效忠共和政体而被三一学院开除。在以后的几十年中,巴宾顿将在牛顿的生活中扮演一个重要的角色。此外,牛顿还进一步发挥自己的艺术天分,着手制作复杂的日晷,在克拉克家房子外部的许多地方刻画了各种各样的时钟。根据斯蒂克利的记载,牛顿“画了长长的线条,在上面系上穿有滚球的长线;在墙上插入栓子,以标明小时、半小时以及一刻钟。凡此种种都显示了他思维的深度与广度”。牛顿还用这些线条做了一本“年历”,“根据线条就能知道是某月的第几曰,太阳进入各宫的时间,以及二分点与二至点”。与牛顿的其他发明一样,“艾萨克的日晷”在当地教区也非常出名。这些发明也许是少年牛顿最伟大的成就。斯蒂克利认为它们就是牛顿醉心于天体运动的开端。
牛顿在艺术方面也很出色,比如在素描方面,甚至在作诗方面——虽然他对诗歌的兴趣仅仅持续了一小段时间。牛顿在自己所住阁楼的墙上用木炭画满了动物、人物和植物的素描以及数学图形,还将自己的名字刻画在隔板上。在20世纪中叶,人们在伍尔索普庄园的石雕上发现了蚀刻的几何图画,这无疑也是牛顿的杰作。
在1659年购买的一本笔记本上,牛顿作了一系列有关巴特那本著作的笔记,从中可以看出牛顿当时的艺术倾向。这些笔记显示出牛顿比较关注素描的实用方面,还表明牛顿对如何利用动物、植物和矿物或者通过混合几种现有颜色来制作各种彩色墨水和颜料比较感兴趣。仅仅十多年之后,牛顿就因混合现有颜色生成新的颜色而闻名遐迩。笔记本中摘录的其他一些说明涉及鱼饵制作以及通过迷醉手段捕鸟的种种方法——这些方法并非全都很复杂。巴特的书中还有一些配制万能软膏和药膏的配方,牛顿也记下了好几种。实际上,在剑桥和牛顿做过二十年室友的约翰·威金斯后来回忆起的几件事情之一就是:牛顿经常会拿一种自制的、令人作呕的调和物(“卢卡泰诺香膏”)来作防腐剂。还有一些笔记来自约翰·威金斯的《数学魔术》。这是一本当时流行的著作,其中提供的信息与巴特的书类似。笔记本中的其他笔记提到了产生永动的不同方法,而永动是牛顿以后几十年中都一直极感兴趣的一个题目。
心灵手巧的牛顿沉浸在实用创造的世界中,这不仅预示了他非凡的未来,而且直接造就了他非凡的未来。实际上,对于牛顿早期所痴迷的活动与他后来所取得的成功之间有着怎样的联系,斯蒂克利有过极为出色的描述。他指出,少年牛顿能够娴熟地使用机械工具,加之具有素描与设计的专长,这对他后来拥有出色的实验技能帮助极大,“给他打下了运用自己强大推理能力的坚实基础”。非常罕见的是,牛顿具有成为一位伟大自然哲学家的所有素质,诸如“深邃的洞察力”,“坚定不移、百折不挠的解决问题的精神”,“延伸其推论[与]演绎链的巨大思维力量”,“无与伦比的代数技能以及其他使用符号的方法”。与所有的孩子一样,牛顿也很喜欢模仿他人。但在斯蒂克利看来,“他实际上就是一位天生的哲学家。

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