欧洲史话 134 科学革命达巅峰，约瑟难题引深思

大家好，我是枫落白衣，上集我们说到距今三百多年前，1687年的7月，艾萨克·牛顿出版了《自然哲学的数学原理》，经典物理学的三大定律横空出世，这本书，一度让人们以为完全掌握了世界上所有物体的运行规律，大自然的秘密不再是秘密了，因为大家发现，从星体运行，到地球上所有物体的运动，甚至到细胞分裂，都遵循他的运动三大定律。所以，就有诗人在牛顿死后，给他写下了这样的墓志铭：“自然与自然法则在黑暗中隐藏，上帝说：让牛顿去吧！于是，一切都被点亮。”

这简直就是牛掰他母亲去开门，牛掰到家了。我们说也不怪当时的人们产生这种想法，因为不按照牛顿三定律运行的东西，在当时人们的头脑里并不存在，但我们现在都知道，如果物体小到光子那么大，或者它的速度接近了光速，牛掰哥哥的经典力学那可就不行了，对于这两种情况啥理论适用，我们后面也会讲到。

一、牛顿、哈雷和莱布尼茨，微积分和二进制

促成牛顿发表《原理》一书的，是一名叫做爱德蒙·哈雷（Edmond Halley）的天文学家，这哥们和牛顿算是朋友。据说1684年的某一天，哈雷在和牛顿喝酒的时候，说自己有一个远大理想，想牛掰一把，把开普勒那个行星运动的定律证明出来，因为当年开普勒只是提出了定律，他可并没有严格的数学证明。牛顿一听，说小case啊，我早就一边刷抖音，一边证明过了。哈雷说火车不是推的，牛X不是吹的，你小子现在就证明给我看。牛顿说你等着，然后就翻箱倒柜找自己当年的手稿，可是你都能想到，一个光棍儿的家，满地破酒瓶子和垃圾，想找一张草稿纸，那谈何容易？找了很久，他也没找到。哈雷见此情景，说了一句，知道俺叫啥不？哈哈哈的哈，然后转身大笑离去。一气之下，牛顿说老子重新写一份证明，就这样，两年之后，这本《自然哲学的数学原理》横空出世。

这个喜欢仰天哈哈哈的爱德蒙·哈雷，就是那个计算了一颗彗星的轨道，并且以他的名字命名了那颗彗星的哈雷，而那颗叫做哈雷的彗星是相当听话，每76年必然回到地球身边一次，下一次的回归时间是2061年。我算了一下，我要相当努力地养生，才可能在临死前看它一眼。

牛顿和哈雷，两人当时都是英国皇家学会（Royal Society of London for Improving Natural Knowledge）的成员，这个所谓的皇家学会，就是一个知识分子聚集在一起讨论自然科学的圈子，只不过查理二世的眼光好，1662年7月，在他复辟的两年之后，大笔一挥，给学会发下了特许状，以后经费就由我查理老二出，大家随意。

本来呢，在哈雷和牛顿的一顿忽悠之下，皇家学会一开始答应了拿钱给牛顿出书，可是后来这群老爷们看了看书的内容，觉得这玩意还是挺高深的，没几个老百姓会买，也就是说出这本书，官府衙门要亏得一塌糊涂，然后就没有然后了。在万般无奈之下，哈雷一个人掏钱，出版了这本划时代的《自然哲学的数学原理》。

除了经典力学，牛顿在数学和光学上也有一些重大的发现。众所周知，他数学的最大贡献是微积分，在现在历史学家的眼里，微积分的发明者应该有两个人，一个是牛顿，另一个是德意志的一位全才，名字叫莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）。

生于1646年的莱布尼茨比牛顿小了三岁，在历史上的名气也远远没有牛顿响亮，但实际上，我们如果从全才这个角度来看，他却是甩牛顿几条大街的，牛顿是物理学家、数学家、天文学家，了不起再加上一个炼金术士的头衔。

可莱布尼茨却是政治学、法学、伦理学、神学、哲学、历史学、语言学、数学、物理学、医学、地质学、概率学、生物学、心理学等方面世界公认的专家。

我们这里以一个神学和哲学上的小例子来说明他有多牛掰。大家也许忘了，在很久之前，我在介绍古希腊伊比鸠鲁学派时，说到了一个伊比鸠鲁悖论（Problem of evil），说的是如果上帝是全能的，并且是全善的，他就应该惩治这个世界上的罪恶，创造一个只有善的世界，但现实却并非如此，这是咋回事呢？莫非上帝他老人家也是一个坏蛋？如果不是，这就是一个悖论，或者说难题，它也确实纠缠了基督教很长很长时间。当时我也交代了，说后来有一位大神，从神学和哲学上比较完美地解释了这个问题，这个大神就是莱布尼茨，他的解释是放在一本叫做《神义论》的书里。

简单地说，莱布尼茨认为我们现在这个世界，就是神创造的世界里面“最好的一个”。说是最好的，那为啥还有恶人以及恶事的存在呢？他的解释比较绕，但如果按照我对他的理论的简单理解，那就是“不允许恶的存在，就不是最大的善。”

大家可以静下心来，仔细想想他的思想，思索一下，是不是很有道理？人的“自由意志”（free will）几乎是必然导致恶的产生，如果我们这个世界完全没有了恶，每个人的所思所想，都被框在一个叫做“善”的范围之内，那么，这种没有了自由意志的统一思想，我们又怎么好意思称呼其为善呢？况且，善和恶往往又是一个相对的概念，你所谓的善，又如何知道它不是恶呢？这样一看，允许人类的“善”和“恶”同时存在，还真可能就是一种更高层次的善，莱布尼茨的这一套解释是不是挺帅的？这也是为啥很多人对他的《神义论》极其推崇的原因。

莱布尼茨在神学和哲学上的造就远远不止于此，他还有一个著名的单子论（Monadology），感兴趣的可以去翻一翻。

就是这样一位哲学大神，和牛顿一样，在数学上也发明了微积分，从微分到积分，从幼稚到成熟，人家莱布尼茨是有着整套笔记，描述了他的思想轨迹，无可辩驳地向世人证明了一点，微积分就是我老莱独立思考出来的，甚至现在那个著名的表示微积分的数学符号，一个拉长的S，就是莱布尼茨第一个使用的。

所有历史学家和数学家全都承认这一点，除了牛顿大人。

牛顿是从来不承认莱布尼茨和他一起发明了微积分的，而且还振振有词地说，这可不是俺老牛一家之言啊，这是英国皇家学会调查之后的结论。我们说，是的，1699年初的时候，皇家学会是宣布过，说牛顿才是微积分的真正发明者，但只要不瞎，翻翻历史记录就知道了，当时为了解决微积分发明的争论，对莱布尼茨的调查是牛顿主导的，结论是牛顿下的，字也是牛顿签的，最后盖了一个皇家学会的大红章，那背后有啥猫腻，我们就不好意思说了。

不过莱布尼茨对牛顿，倒是一直很尊重，作为一名德意志人，他曾经有机会参加了普鲁士国王威廉一世举办的宫廷晚宴，当国王问他对牛顿的看法时，他的回答是，“从世界开始到牛顿生活时代的全部数学中，牛顿的工作超过了一半。”

有些人说他心虚，但我个人认为，这是一种真正的高风亮节，或者说他根本不愿意去和牛顿计较这些浮名，因为他有太多事情需要去做了，这里随便就能说一件，可能很多人都不知道，现代计算机的基础，二进制，就是这位老先生第一个设计出来的。

莱布尼茨在1703年完成了一篇文章，名字超级长，叫做《论只使用符号0和1的二进制算术，兼论其用途及它赋予伏羲所使用的古老图形的意义》。是的，你没听错，这哥儿们之所以想起了二进制，就是因为他涉猎太广泛了，连中国古代的伏羲八卦图，他都进行了大量的思考和研究，然后据此发明了二进制，并且断言，“二进制乃是具有世界普遍性的，最完美的逻辑语言”。

现在计算机，早就证明了这位老先生超超前的眼光，一切计算逻辑，都基于0和1这两个数字，不过很明显，当时的科学界完全理解不了这个二进制的意义，巴黎皇家科学院的秘书长甚至以“看不出二进制有啥用”拒绝发表这篇文章，弄得莱布尼茨相当地郁闷。

二、牛顿和胡克

我们说除了莱布尼茨，牛顿这位牛掰大人在光学研究上，也有敌人，那就是他的英国前辈，罗伯特·胡克（Robert Hooke）。

胡克仅仅比牛顿大8岁，不过他和牛顿一样，都是少年时候就展露了锋芒的奇才，25岁的时候，就发现了著名的“胡克定律”（Hooke's law）；28岁，动手做了一个当时世界上最高清的显微镜，也不知道基于什么考虑，这哥们用这个显微镜看了一下树皮，发现了树皮上布满了一个个单独的“小玩意”，在他眼里，这些东西和当时天主教教士们住的单人房间实在是太像了，于是，胡克给它们取名为cell，这个词在当时就是单人间的意思，现在中文翻译为细胞，这也是人类第一次看到，并且命名细胞。

不过如果因为这个，你就想当然地认为，他是微生物学之父，那就错了，这个称呼要送给后来发现细菌，并且制造出疫苗的路易·巴斯德（法语：Louis Pasteur），而胡克的外号是“伦敦的达芬奇”，表明这家伙也是一位多才多艺的主儿。

胡克和国王查理二世的关系相当好，大名鼎鼎的格林威治天文台（Royal Greenwich Observatory），就是受查理二世的委托，由天文学家雷恩爵士主导，在胡克的协助下建造起来的。你想不到的是，它最初的预算只有500英镑，最后完成的时候花了520英镑，超出预算的那20英镑，英国皇室和胡克扯了几次皮，最后胡克一看也要不回来了，就自己垫付了。

那这样一个人，因为啥和牛顿成了敌人呢？和上面说的莱布尼茨不一样，胡克和牛顿不是因为什么发明权，他俩就是典型的“文人相轻”。当牛顿声名鹊起时，胡克已经在英国皇家学院手握大权了，对这个新人，胡克也没客气，该打压的时候是绝不手软。

比如1672年，牛顿明确提出，他支持光的粒子学说，也就是光线是由一个个肉眼看不见的粒子组成的，这完美地解释了光的直线传播和反射。可胡克老爷子马上跳起来，说NONONO，牛顿你小子闭嘴，光就是波，只能是波，如果光是小球球，它怎么可能有折射和衍射的现象？

按照我们今天的理论，他俩都是对的，也全是错的，光具有波粒二重性，可是那时候胡克比牛顿要牛掰，牛顿只能暂时闭嘴。

到了1687年，牛顿出版了巨著《原理》，而且也升了官，就有点儿和胡克平起平坐的意思了，当胡克又给牛顿写信，要求牛顿承认，他胡克才是万有引力定律里面平方反比律的发现者时，牛顿开始反击，先是删掉了书中所有涉及到胡克的文字，并且还在给胡克的回信里说了那句著名的话，“如果我能看得更远一点的话，是因为我站在巨人的肩膀上”。

胡克接到这封信，把鼻子差点没气歪了，为啥？因为这哥们身材十分矮小，1米6都不到，身高问题一直是他心里的痛。牛顿在一封充满嘲讽和指桑骂槐的信里加上这样一句话，那是司马昭之心，路人皆知，就是戳你的伤疤，我牛顿现在牛掰，是因为站在巨人肩膀上，你算老几？不信？请回家量量你的身高。

到了1703年，胡克去世的时候，牛顿已经是英国皇家学会的主席了，他直接下令，关闭胡克的实验室，撤掉胡克的所有画像。这就造成了一个不好的后果，今天研究历史的，全都搞不清胡克这位伟大的科学家到底长啥模样，今天网上胡克的画像只是后来人们瞎猜的。

在这之后，牛顿一直担任英国皇家学会主席，并且成功地成为了英国历史上第二个因为科学成就而获得爵士的科学家，第一个是前面说的弗朗西斯·培根。虽然成为了主席，还有了爵位，但他的后半生也没啥科学成就，最大的活儿只有两个，一个是在皇家造币厂找假币，这事儿他干得相当好，替英国政府干掉了很多假币贩子；第二个就是炼金子，牛顿一直都在寻找一种能够在实验室里产生金子的方法，并且为此痴迷。上个世纪70年代，科学家曾经分析过牛顿的头发，里面水银的含量比正常值高出了50多倍，最可能的解释就是他在提炼金子这个游戏里，接触了太多的汞。

有人说牛顿晚年非常相信上帝，皈依了基督教，这就是瞎扯，牛顿一辈子就没有改变对上帝的信仰，此人一生写了160多万字的著作，其中有将近140万字是关于神学的，说句夸张一点儿的话，他在物理学、数学和光学上的成就，仅仅是他研究神学的时候顺手而为而已。

对于整个大自然，牛顿坚定地认为，这就是上帝创造的，只不过上帝她老人家创造完了之后，并不再继续管理这个世界，任由这个世界按着他设定的规则去运行，而牛顿，作为牛掰哥哥，只不过是找出这个规则的人而已，不仅是他，几乎那时候所有科学家都是这种想法。

现在还有一个关于牛顿被苹果砸到，从而发现了万有引力定律的说法，一直到今天，剑桥大学还有两颗苹果树，声称是砸了牛顿脑袋的那棵苹果树的后代。我们说这种说法是既对，也不对，因为牛顿确实说过，苹果掉在地上引起他思考为啥这玩意不往天上掉，也不往旁边掉，偏偏往地上掉。但是，牛顿可从来没说过他是看见了某一棵苹果树之后产生的这种想法，更没说过自己是被苹果砸了之后产生的灵感，只能说这是后来文学家们的创造，后果就是我小时候曾经在一棵树下坐了一下午，后来才知道，那只不过是一棵山楂树。

1727年3月31日，人类历史上迄今为止，最伟大的科学家，艾萨克·牛顿与世长辞，享年84岁。他的葬礼是在西敏寺教堂举行的，规格那是相当高，也是英国历史上第一个获得国葬的科学家。至于说他今天在世界上的地位，那就更不用说了，在《影响世界历史100位名人》里面，排在第三位，仅次于穆罕默德和耶稣，在所有科学家里面，妥妥的第一人。

三、为什么只有欧洲产生了这场科学革命？

通过上面的叙述，我们也可以知道另一件事，那就是牛顿的那个时代，是一个科学家倍出的时代，欧洲到了这个时候，算是达到了它从文艺复兴以来，科学革命（Scientific Revolution）的巅峰。这一路，从我们介绍过的哥白尼，伽利略，开普勒，培根，笛卡尔等等，一直到牛顿的出现，算是暂时画上了一个圆满的顿号。

从经验主义，到实验主义，再到科学实验，最后归于数学计算，可以说一路披荆斩棘，相当地不容易。当然，还有许许多多我们没介绍的领域和科学家，比如说怀疑派化学家罗伯特·波义耳（Robert Boyle），现代临床医学奠基者赫尔曼·布尔哈夫（Herman Boerhaave），电磁学的鼻祖威廉·吉尔伯特（William Gilbert）等等等等，这些人都在他们擅长的领域里大放异彩，把人类的知识水准提高到了相当高的高度，为即将到来的工业革命，奠定了坚实的基础。

那么，我们这里还是那个问题，为啥欧洲会产生这场科学革命？为啥同一时间的中国或者其他地方就没产生呢？

这是一个相当艰难的问题，也是曾经有人问过无数次，回答过无数次的问题，最著名的，就是那个“李约瑟难题”（Needham's Grand Question），这道题的原文是这样的，“尽管中国古代对人类科技发展做出了很多重要贡献，但为什么科学革命和工业革命没有在近代的中国发生？”

李约瑟本人对这道题是有回答的，我们这里不可能引用他的长篇大论，只能做一下总结，李约瑟说我考察过中国和欧洲的历史之后，认为这件事有很多原因，最重要的，可能有两点，一个是地理因素，欧洲相对贫瘠，大家对于资源的渴求极其强烈，而中国有着丰富的资源，可以实现自给自足，向外求取的动机并不强烈，没有高速发展的动力；

另一个是宗教和哲学上的，在李约瑟看来，欧洲人认为“上帝”这个权威赋予了自然的法则，万物都需要遵循这个法律来运转，找到这个规则，对于“人”来说，是一种荣光；虽然中国人也认为大自然是有秩序的，但从来不认为是某个理性的家伙制定的，“天意从来高难问”，中国人认为“不可能通过观察、实验、假说和数学推理等方法来破解或重新表述天道”，那咋办呢？就只有不问，这叫做“六合之外，存而不论”，中国占主导地位的儒家承认自然法则的存在，但不去探究，而是把精力花费在“人”的本身上。

实际上，中国人也不是完全不探究，先秦的墨家就探究过，只是后来没有了继承人，道家也想探究，想要找到“大道”，不过这种探究在李约瑟看来，是不会产生“科学”的，他的原话是这样的，“（中国道家）在未奠定牛顿式世界图景的基础之前，就在摸索一种爱因斯坦式的世界图景”，而“科学沿着这条道路，是不可能发展的”。

我们说尽管李约瑟本人回答了自己的问题，但明显不完美，历史上还是有很多人试图更加全面地解答，可惜，到现在为止，也没有一个令人信服的答案，接下来呢，我自己想补充两点，也是我个人认为很重要的两点，至于说是啥，我们下集再聊。