《偉大的科學(xué)家》:當(dāng)被問及如何發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時,牛頓這樣說

《偉大的科學(xué)家》:[英]安德魯?羅賓遜 / 丁曼旎 / 商務(wù)印書館 / 2022-3 /

文丨云海


自16世紀(jì)哥白尼時代以來的科學(xué)演變史表明,科學(xué)的每一次進(jìn)步,幾乎都是“站在巨人的肩膀上”,既有對前人的繼承,也有不斷地突破甚至顛覆已有的觀念。閱讀近現(xiàn)代的科學(xué)史,不難發(fā)現(xiàn),這樣的創(chuàng)新、挑戰(zhàn)、突破、顛覆,伴隨著每一位科學(xué)家的生平,成為鼓舞歷代科學(xué)研究者取得卓越成就的動力。

《偉大的科學(xué)家》一書選取了哥白尼時代以來43位最具代表性的科學(xué)家,通過講述他們的人生故事,向我們展示了500年來現(xiàn)代科學(xué)的群星閃耀時。

人類對于自然界的探索有著悠久的歷史。軸心時代的古希臘創(chuàng)造了西方文明歷史上的一個巔峰,亞里士多德奠定了古希臘人在自然哲學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威地位。根據(jù)亞里士多德的說法,地球和大自然都是由土、水、空氣、火4種元素組成,完美永恒的天堂則是由第5種物質(zhì)——以太構(gòu)成。亞里士多德關(guān)于物理世界的觀點影響深遠(yuǎn)。在此后的一千多年時間里,歐洲知識界始終相信太陽和行星以完美的圓形軌道圍繞著地球運轉(zhuǎn)(即地心說),并且,認(rèn)為這種把天體固定在太空中的神秘力量最終源于上帝(第一因)。

但是,近代以來,亞里士多德和托勒密的地心說不斷受到了各種各樣的挑戰(zhàn)。19世紀(jì)之前,哥白尼、開普勒、伽利略、牛頓等科學(xué)家雖然也相信第一因,但他們已經(jīng)開始質(zhì)疑,來自上帝的神秘力量究竟是如何在由空間、物質(zhì)和時間構(gòu)成的物理世界中發(fā)生作用。

16世紀(jì),波蘭天文學(xué)家哥白尼率先對亞里士多德的宇宙論提出顛覆性的挑戰(zhàn)。1491年,18歲的哥白尼進(jìn)入克拉科夫大學(xué)大學(xué)讀書,在這所擁有當(dāng)時北歐最好的天文學(xué)專業(yè)的大學(xué)里,哥白尼養(yǎng)成了對數(shù)理天文學(xué)的畢生熱愛。他建構(gòu)出一個外行星繞著太陽運動的太陽系模型,并且為了說服西方世界并取代已經(jīng)統(tǒng)治了一千多年的宇宙論體系,他花費了數(shù)十年進(jìn)行觀測和計算。期間,哥白尼在教會任職,他的研究也因此被形象地稱為“天堂里的革命”。

由于擔(dān)心大眾對其觀點的接受程度,哥白尼并不準(zhǔn)備出版他日積月累的手稿。直到1543年去世之前,哥白尼才在他的學(xué)生協(xié)助之下,印刷出版了《天體運行論》。不過,因為日心說與《圣經(jīng)》宇宙學(xué)之間的沖突,該書出版后并未引起轟動,還遭到了天主教會的查禁,直到1835年才解禁(還包括開普勒、伽利略等人的作品)。

盡管遭到教會的攻擊,日心說還是得到了后世一些有識之士的捍衛(wèi)。開普勒(1571-1630)就是相信日心說真實性的科學(xué)家之一。作為一名事業(yè)蒸蒸日上的宮廷數(shù)學(xué)家,開普勒將幾何學(xué)引入天體研究,于1596年出版了《宇宙的奧秘》,首次捍衛(wèi)了哥白尼體系,并在1610年公開支持伽利略利用新發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡的觀測結(jié)果。他將天文學(xué)從人文教育的一個分支變?yōu)閿?shù)學(xué)物理的一部分,為現(xiàn)代科學(xué)奠定了基礎(chǔ)。開普勒利用前人的觀測數(shù)據(jù),提出了著名的“開普勒行星運動三大定律”,解釋了行星、星外天體和系外行星的運動軌道,為牛頓的萬有引力定律奠定了基礎(chǔ)。

相比之下,同樣是捍衛(wèi)哥白尼學(xué)說的宮廷數(shù)學(xué)家,伽利略(1564-1642)的遭遇就更為坎坷。伽利略第一次利用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了木星的衛(wèi)星,并通過實驗、測量和數(shù)學(xué)計算開創(chuàng)了自然科學(xué)研究的先河,被愛因斯坦譽(yù)為“現(xiàn)代科學(xué)之父”。但是,伽利略的研究被認(rèn)為挑戰(zhàn)了亞里士多德世界觀,遭到了佛羅倫薩哲學(xué)家的大肆攻擊和教皇保羅五世的警告,1616年伽利略被迫同意不以任何方式主張、宣揚或捍衛(wèi)哥白尼學(xué)說。1633年,伽利略受到了羅馬宗教裁判所的審判,盡管他堅稱自己不支持哥白尼的觀點,但還是被判定散布“異端邪說”,并遭到終身監(jiān)禁,直到1642年去世。

在前人探索的基礎(chǔ)上,后世的科學(xué)家繼續(xù)堅持用實驗、測量和數(shù)據(jù)計算的方法探索世界,涌現(xiàn)出一批閃耀的科學(xué)巨星。如發(fā)現(xiàn)三大運動定律和萬有引力定律的牛頓、在電磁學(xué)領(lǐng)域成績斐然的法拉第、發(fā)現(xiàn)光與輻射的電磁本質(zhì)的麥克斯韋、發(fā)現(xiàn)相對論的愛因斯坦,提出宇宙膨脹模型的哈勃,等等。他們生活的時代背景不同,成長環(huán)境、教育經(jīng)歷、性格特點、人生際遇各異,但都對科學(xué)問題擁有強(qiáng)烈的探索欲望,并保持不斷的思考,最終產(chǎn)生一個個天才的想法,推動了人類科學(xué)的不斷前進(jìn)。正如牛頓在被問及如何發(fā)現(xiàn)萬有引力定律時的回答一樣:“不停地思考”。

在《偉大的科學(xué)家》中,除了上述在探索宇宙領(lǐng)域取得突出成就的科學(xué)家,我們還能看到在地球、化學(xué)、原子、生命、心理等諸多科學(xué)領(lǐng)域數(shù)十位偉大科學(xué)家的故事。書中的每篇文章都為我們介紹了科學(xué)家的主要貢獻(xiàn)、成長經(jīng)歷、學(xué)術(shù)觀點、后世影響等,并附有大量的繪畫、照片,不僅是一部精彩的科學(xué)家列傳,還是一部濃縮了500年思想精華的近現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展史。

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