68 物理学的全胜（1）

随着文艺复兴时期自然科学的兴起，观察方法和数学方法被引进到科学中来，人类终于开始发现了自己的无知，并愿意承认自己的无知。人类的历史终于到了一个至关重要的转折点，人类文明将和自己过去几千年甚至是几万年的历史说再见。


人类文明发生了一次转型升级以后，历史将被划分为两个时代，即前科学时代与科学时代。科学革命发生了，这是一次惊天动地的大事件！


法国思想家孔德把人类的知识发展分为三个阶段，第一阶段是神学阶段（即宗教），第二阶段是形而上学阶段（即哲学），第三阶段是实证科学阶段（即科学）。


德国著名文化人类学家卡西尔在他的《人论》一书中写道：“科学是人的智力发展中的最后一步，并且可以被看成是人类文化最高最独特的成就。它是一种只有在特殊条件下才有可能得到发展的非常晚而又非常精致的成果。在伟大的古希腊思想家的时代以前—在毕达哥拉斯派学者、原子论者、柏拉图和亚里士多德以前，甚至连特定意义的科学概念本身都不存在。而且这个最初的概念在以后的若干世纪中似乎被遗忘和遮蔽了，以致在文艺复兴时代不得不被重新发现、重新建立。在这种重新发现以后，科学的成就看来是圆满的无可非议的了。在我们现代世界中，再也没有第二种力量可以与科学思想的力量相匹敌。它被看成是我们全部人类活动的顶点和极致，被看成是人类历史的最后篇章和人的哲学的最重要主题。”


科学革命是由一位人类思想史上的巨人发起的，他就是声名如雷贯耳的牛顿。牛顿建立了自己的力学体系，亚里士多德的物理学被彻底地废除，物理学发生了范式转换。牛顿用一本《自然哲学的数学原理》改变了整个世界，这本书第一次用一种全新的方式写作，成为科学研究的范本。从此物理学进入了牛顿时代。


英国著名诗人蒲柏给牛顿写的墓志铭是这样的：“大自然和它的规律深藏在黑夜里。上帝说，让牛顿诞生吧！于是一切就都在光明之中。”


艾萨克·牛顿（1643—1727年）是一个农民的儿子，后来成了剑桥大学卢卡斯数学教授和英国皇家学会会长。他在伽利略死后的第二年出生，正好扮演了一种接班人的角色。相传，他是因为苹果落地砸到脑袋才产生灵感，发现了万有引力定律。当然，这只是一个故事。重要的是，他成功了，而且当时很年轻。


牛顿被誉为“近代物理学之父”，一生的科学贡献非常大，而且是多方面的。他在力学、数学、光学上的贡献，将永载史册。在力学方面，牛顿发现了万有引力定律，提出了运动学三大定律，发明了反射望远镜。在数学方面，他建立了微积分学，证明了广义二项式定理，并为幂级数的研究做出了贡献。在光学方面，他提出了光的微粒说，发现了光的色散现象，发展出了颜色理论。他还对冷却定律进行了系统阐述，并对音速加以研究。在经济学方面，他提出了金本位制度。


牛顿活了80多岁，前40年用于科学研究，后40年则沉迷于神学。他设法用许多“科学现象”来证明上帝的存在。牛顿的智商很高，但因为生性羞涩，不善于表达，导致没有追到女朋友，终生未婚未育。后来的基因研究表明，牛顿可能是亚斯伯格症患者，也就是自闭症患者。


伽利略在物理学中引入了观察和实验的方法，并指出大自然这本书是用数学语言写成的。而真正把数学全面引入物理学，并以此构建一个数学化力学体系的，就是牛顿。从此数学与物理学便密不可分了。


在进行研究时，牛顿发现，用当时的数学工具根本不能表达他的思想，当时十分缺乏一种对瞬时变化量的研究。于是，牛顿决定自己干。他发明了微积分，并将之用在他的力学理论中，于1687年出版了巨著《自然哲学的数学原理》。从此，所有物体的运动变化都能用一套力学理论来解释了，而且非常精确。


牛顿当然也不是凭空变出自己的理论的，他是站在巨人的肩膀上的。他运用了开普勒的行星运动三大定律，吸收了哥白尼、伽利略等人的研究成果，然后通过自己天才般的创造，把所有这些数据整理出规律。


自然科学皇冠上的明珠是什么？是以探求万物之理为己任的物理学。物理学可以说是一切科学的基础学科。正如同理想主义的还原论者所设想的那样，心理学可以还原为生命科学，生命科学可以还原为化学，化学可以还原为物理学，最终，无论是天上地下，星球或原子，生命或非生命，人类的意识或心理，统统都可以还原为物理学的大统一理论，那时将是人类理智的最终胜利，因为我们已经明白了上帝的精神。