从林肯郡到剑桥

牛顿于1642年圣诞节那一天出生在英格兰林肯郡伍尔索普村的一户农民家庭。他是个遗腹子，父亲在他出生前就去世了。（没有父亲，生日又恰好与耶稣在同一天，这大概足以让人相信牛顿的天分同上帝有着特殊的关系。）他父亲那一方的牛顿家族是英国农牧民当中一户正逐渐发达起来的自耕农家庭。牛顿与他母亲一方家庭的联系要紧密得多，那是乡村里一户比较富裕也比较有教养的乡村绅士和牧师家庭。牛顿是早产儿，体重不足，没有人认为这个婴儿能够活下来。据说，小家伙太柔弱，连头都立不起来，整个人刚好可以放进一个罐子里。

牛顿的孩童时代过得比较糟糕。母亲在他3岁时就改嫁了，把他留在伍尔索普与祖父母一起生活。所有关于牛顿的出版物现在都承认牛顿在幼年时有点神经质，不合群，郁郁寡欢，感情上受到过伤害。牛顿的母亲再次丧夫，在他满10岁时领着其他几个孩子回到了牛顿身旁。他在12岁时开始在格兰瑟姆附近的文法学校上学。牛顿于17岁离开格兰瑟姆中学，这位青年这时已经立志绝不留在乡村做一名农夫，守住产业就此度过不幸的一生，看来，摆脱那种命运的唯一出路就是到外面去上大学。于是，通过一位亲戚的帮助，他在回到格兰瑟姆复习了一段时间功课以后，于1661年考上了剑桥大学。

就在这前一年，英格兰在结束了20年的政治和宗教纷争之后，在查理二世的统治下恢复了君主制，英国进入了一个新的历史时期。牛顿虽然没有受到那场动乱的直接影响，但他在林肯郡的少年时期正值英格兰国内战争（1642—1649年），接着就是推翻了君主制和国教圣公会以后的共和国时期（1649—1660年）。查理二世于1660年和平登基当上了英格兰信奉圣公会的国王以后，立即着手建立君主制和国教，但是较之以前，他比较尊重宪法，在宗教和政治方面也比较宽容。牛顿刚进入剑桥时，有些事情还正待进一步发生变化，王政复辟的英格兰的形势一时还比较紧张。

牛顿被剑桥大学录取，以减费生的身份进入三一学院，头一年还要遭受高年级学生的欺负，被迫为他们做事。（牛顿一直抱怨自己的农民出身，却又一直未摆脱出身的印迹。）剑桥当时是一所死气沉沉的大学，甚至在17世纪60年代还仍然死抱住亚里士多德不放。好在剑桥的控制不严，对学生管理很松，牛顿可以学习自己喜欢的东西。不久，他就接触到了当时数学、力学和自然哲学中最先进的内容。到17世纪后期，科学的状况正在出现变化的征兆，在那样一种氛围下，牛顿有可能在学习欧几里得之前就掌握了笛卡儿的理论。1665年，牛顿拿到了剑桥大学的文学士学位，而且留在三一学院，不久以后就被聘为学院的固定教师。1669年，艾萨克·巴罗（Isaac Barrow，牛顿的教授）退休，这时的牛顿刚满26岁，已经是文学硕士，并成了剑桥大学的第二任卢卡斯数学教授。卢卡斯数学教授是在1663年设立的一个科学教席，为的是激励剑桥的科学活动。牛顿这时已来到剑桥8年，他只是按照保持了4个世纪之久的传统规规矩矩做事，不料却成了大学的名教授。

1665年，当牛顿还是学生时，一场瘟疫波及到了剑桥。为此，大学停课了差不多2年。这期间，牛顿曾回到伍尔索普。早期的一些传记把紧接着的1666年称为奇迹年，着墨甚多。据说，就在那一年，牛顿发现了万有引力，发明了微积分，又形成了他关于光和颜色的理论。今天的历史学家在看待牛顿这一阶段所取得的成就时观点就略有不同，认为不能割断在那以前牛顿对科学和数学的那些艰苦紧张的学习和研究工作，只是1666年在伍尔索普这段时间他比较放松，有可能静下心来独自好好思考一下有关的问题。尽管当时还不为世人所知，牛顿在1666年其实已经是世界上最优秀的数学家，对科学或者说自然哲学（不论新旧）的了解不比任何人差。他思考重力问题，并大致地计算过重力对远在天上的月球的影响。他利用棱镜研究光和颜色，发现了许多新的现象，并尝试进行新的解释。他还通过分析曲线的切线和曲线下方的面积（我们现在称它们为导数和积分）之间的关系得到了对微积分的基本认识。牛顿在1666年所取得的成果表述得并不充分，工作也尚未完成，并非如有的传说那样是一蹴而就的。事实上，牛顿产生的对力学、光学和数学的那些初步思想是在他于1667年回到剑桥以后才进一步发展和成熟起来的，那些课题其实占据了牛顿一生科学工作的大部分时光。(https://www.daowen.com)

牛顿发表的第一篇论文，内容是关于光学的。在1672年发表的那篇论文中，牛顿提出了他的一系列观点：光是由许多光线组成的，不同的光线在通过透镜或棱镜时会折射不同的角度，每一条光线对应着不同的颜色，而白光其实是所有光线和所有颜色的混合物。对于他的这些观点，牛顿举出了精心设计的实验来加以证实。例如，在他的一个非常著名的“判决性实验”中，牛顿让一束光线通过一块棱镜来产生光谱。然后，他再从已经过折射的光谱中选出一部分光线继续通过第二块棱镜，这时，就没有再产生光谱，也没有再发生变化。这样，他就证明了颜色是光的特性，而并不是由折射所产生。牛顿得到的这些结论代表了关于光和颜色本质的一种全新观念，与此前的亚里士多德和笛卡儿的理论完全不同，而牛顿却觉得他不过是把自然界里存在着的事实直截了当地揭示出来而已。牛顿也注意到了他的发现在实际中派生出来的一项技术应用：为了避免光线通过透镜因发生折射而产生色差，他利用凹面镜会聚光线的原理制成了一具反射望远镜。牛顿把那具反射望远镜送给伦敦皇家学会，皇家学会则于1672年选他为学会会员。

牛顿于1672年发表的那篇光学论文确实是一篇少有的科学杰作，然而它还是引起了一些争论。反对者是那些顽固抱住亚里士多德和笛卡儿观点不放的人。他们攻击牛顿的发现，把他硬拖入一场持续了几十年之久的论争之中，问题则集中在他的实验程序的一些细枝末节和对实验结果的解释上。这件事使牛顿后来总是尽量避开公开的科学活动。他有一些数学工作的手稿就只是在私下里流传。自他首次受到公众注意以后，他就尽可能地躲回他在剑桥的个人世界。在那里，由于教授职位的关系，他成了英国圣公会的一名僧侣，在17世纪70年代和80年代早期曾一度认真地研究过神学和《圣经》预言。牛顿一生都热心于宗教，但他又不赞成基督教的正统教义。比如说，他认为基督教的三位一体不过是早期教会搞出来的骗人把戏。牛顿自己另有一套不合潮流的神学观（称为阿莱亚斯教派，有点像极端的唯一神教派），这使他严重地脱离周围的英国社会。牛顿的宗教狂热使他甚至相信存在着许多套关于宗教和科学的秘密的、原初的、不可思议的知识，上帝起初把它们告诉了挪亚（Noah），后又传给摩西（Moses）和毕达哥拉斯，传到他牛顿时代时，已经变成为一种极其深奥难懂的口头传统，只有一些先知和像他牛顿那样极少数被挑选出来的人才有幸得到真传，或者如他所相信的那样，只有像他那样的少数人才能够读懂隐藏在自然和《圣经》背后的那些密码。牛顿似乎非常认真地对待后来哈雷（Edmond Halley）针对他所写下的诗句：“无人能更亲近地接近众神。”不过，牛顿把他的这些肯定会冒犯正统教义的观点深藏在心。1675年，他采取了在别人看来似乎不可思议的举动，突然辞去了卢卡斯教授的职位，这样，他就可以不必再接受来自宗教方面的指令，从而使自己得到解脱。

从17世纪70年代中期到80年代中期，牛顿为了追求神秘知识耗费了大量的时间和精力，他主要是迷恋金丹术。他的金丹术研究其实是他对力学、光学和数学所进行的自然哲学研究的继续和延伸。牛顿是一位非常认真、讲求实干的金丹术士，而不是那种蹩脚的化学家。他可以让他的炼金炉一点燃就数个星期不灭，而且他还掌握了非常难懂的秘笈文献。他并不是要把铅变成金子，他竭力想利用金丹术科学去搞清楚在自然界中发挥作用的那些力量和威势。牛顿与一群私下里从事金丹术活动的人交往密切，经常同玻意耳和洛克（John Locke）交流金丹术秘密。在牛顿的手稿和发表的文章中，金丹术内容所占的比例最大，而且在他发表的所有作品中都可以看到金丹术对他的影响。这样一个人可不像是那个启蒙运动中的牛顿。