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第22章 巨大的时钟(2)

我们实际上可以在这本著作里看到,在他完成了月球轨道的计算之后为什么停滞不前的原因。例如,我相信,正是因为他不能够解决第12节的“球体如何吸引粒子”的问题。在伍尔斯托普,他曾有过大致的计算,他把地球和月球都当作粒子来看待。但是,它们(以及太阳和行星)都是很大的球体。它们之间的引力能够为其中心的吸引力准确替代吗?是的,但只是(结果很可笑)作为其距离平方的吸引力。这样,我们就看到在他出版作品之前必须要解决的巨大的数学难题。

“您还没有解释引力为什么会起作用”、“您还没有解释两个距离之间的作用力如何发生”或者“您还没有解释光线为什么会有那样的行为”,这些问题是让牛顿为难的,他总是用同样一句话来解释:“我不做假设。”他这句话的意思是说:“我并不处理形而上的猜测问题。我立下一条法则,并从中导出一些现象。”这正好就是他在论光学的著作中所说的话,也正好就是他的同时代人所没有能够理解的一种新的光学世界观。

现在,如果牛顿是一个非常平庸、非常枯燥和讲求实际的人,那么,这一切都容易解释了。但我必须让大家明白,他不是这样的人。他的确是一位很不平常的人,他有很野的性格。他曾练习过炼金术。他私下里写过很多卷《启示录》。他相信,平方反比律很快将在毕达哥拉斯的数学当中找到。而对于这样一个人,对于在私下里充满形而上和神秘思考的一个人来说,在公众面前保持冷脸,并且说:“我不做假设”——这是他神秘性格的非凡的表达。威廉·华兹华斯在“序曲”当中有很精彩的一句话:

牛顿有一台分光镜,还有一张沉静的脸。

这句诗表达得准确而生动。

在公众面前摆出冷脸还是很成功的。当然,牛顿不能够在大学得到提升,因为他是一神论者,他不能够接受三一学院的教条,对此,他同时代的大部分科学家都深感不安。因此,他不能成为教区牧师,因此他不可能成为学院的院长。因此,1696年,牛顿去了伦敦的铸币厂。他很快便成了铸币厂的厂长。胡克去世之后,他接受了皇家学会会长一职,时在1703年。他于1705年被安娜女王封为骑士。1727年去世的时候,他左右着伦敦的知识界。乡村的孩子终于成了大气。

可悲的事情在于,在我看来,他成就大器并非按他自己的标准,而是18世纪的标准。可悲的事情在于,成功的是那个社会,而那个社会的标准是他接受了的,他本人的意思本来是想在政坛上有所作为的。

一个智力的统治者并不是一个同情者。哪怕他是从贫寒之中成长起来的。然而,在他的私人写作当中,牛顿并不是如此傲慢的,不似他在公众面前摆出的冷脸。这样的姿态时常引起人们差别很大的评论。

要解释自然的一切,那是太困难的一项任务,一个人甚至一个时代都无法完成。一次做一部分确切的事情,而把余下的部分留给后来者,看起来这样会好得多,而不要试图一次解释完所有的事情。

在更著名的一句话里面,他说了同样的意思,虽然没有这么准确,但却带有一丝感伤的意思:

我不知道自己在世界的面前是怎样的,但对我自己来说,却总觉得是在海边玩耍的一个孩子,时不时捡起一枚更光滑的卵石,或者更漂亮一些的贝壳我都会十分高兴,而真理的汪洋大海就摆在我的面前,一切都没有发掘出来。

牛顿到70岁以后,他在皇家学会就没有做什么真正的科学上的工作了。乔治王统治下的英国很关心钱财(那是南海冒泡的年代),很关心政治,也很关心丑闻。在咖啡室里,灵敏的商人说服一些公司去利用假想的发明。作家拿科学家开涮,一部分是因为敌意,另一部分出于政治动机,因为牛顿是政府权威部门的重要人物。

1713年冬天,一批不悦的托利党作家自行组织了一个文学社团。安娜女王于次年夏天去世之前,该社团经常在她的医生约翰·阿布思诸特的圣詹姆斯宫里聚会。这个社团的名字叫斯克里布勒拉斯俱乐部,主要是嘲笑当日的学术社团。约翰·斯威夫特对科学社团的攻击,也就是《格列佛游记》第三部中的内容,就来自这些社团聚会。这批托利党人后来帮助约翰·盖依在《乞丐的歌剧》中嘲笑政府,1717年还帮助他写出一部戏剧《婚后三小时》。这部戏的嘲笑对象是一名华而不实和上了年纪的科学家,名字叫化石博士。下面是一些典型的情景,是他与一位冒险家普洛特韦尔之间的对话,他与那家的主妇之间有染。

化石博士:我已经答应要培龙福特女士一枚鹰石的。那可怜的太太有可能会流产。我想最好不要如此。哈!看看谁来了!我不喜欢这家伙的外貌。可是,我也不想太挑剔了。

普洛特韦尔:Illustrissimedomine,hueadveni——

化石博士:Illustrissimedomine—nonustusurnloquereLatinam—如果你不会讲英语,那我们就无法对话了。

普洛特韦尔:我只能讲一点点英语。我听说过所有艺术及科学中的发光体的名声,听说过了不起的化石博士的大名。我将交换(随便你称其为什么吧),我将交换,拿自己的一些东西交换他的东西。

第一个玩笑的主题,很自然是指炼金术,专门术语从头到尾都用得很准确。

化石博士:对不起先生,您哪所大学毕业的?

普洛特韦尔:著名的克拉克大学。

化石博士:……可是,您研究什么秘密,先生?

普洛特韦尔:您瞧,先生,一大堆东西。

化石博士:鼻烟壶。

普洛特韦尔:是的。鼻烟壶。是真正的黄金。

化石博士:那是什么意思?

普洛特韦尔:那是什么?我自己制造黄金,用了不起的克拉克教堂的好铅做。

化石博士:怎么做呢?

普洛特韦尔:煅烧、反焰炉处理、纯化、提炼、汞合台、沉淀、意义化。

化石博士:瞧您说的。黄金的意念化可不是明显的过程……

普洛特韦尔:我自然不必告诉聪明的化石博士,所有的金属都只是没有成熟的黄金。

化石博士:讲起话来像是哲学家。这么说,那一定就应该有一个国会法案来反对开铅矿了,就如同禁止破树一样。

这段话里面所指的意思,在科学上很快就明白了:那就是在海上寻找很麻烦的经度的工作,指流数或微积分的发明。

化石博士:我目前还不打算做实验。

普洛特韦尔:您处理经度的问题吧,先生?化石博士:我不处理不可能的事情。我只寻找无所不灵的炼全药。

普洛特韦尔:那你觉得新的流体方法如何?

化石博士:别的我都不知道,除非能用水银验证。

普洛特韦尔:哈,哈。我是指数量上的流数。

化石博士:我所知道的数量就是一天三品脱。

普洛特韦尔:在水文学、动物学、矿物学、流体力学、声响学、气体学、对数当中,您可有什么秘密想要解释的?

化石博士:这一切都不是本人想干的事情。

在我们看来,牛顿活着的时候竟然成为讽刺的对象,而且还成为严肃批评的对象,这可真是大不敬的行为。但事实是,每一种学说,不管有多么宏大,本身都有一些假定值得人们提出挑战,而的确,到一定的时候还有必要予以替代。牛顿的学说作为对自然的接近是不错,但也一定会有同样的缺陷。牛顿自己也承认。从一开始,他所做的最主要的假定就是:“我认为空间是绝对的。”这句话的意思是说,空间在任何地方都是平直的,无限的,就如同在我们的四周可以看到的一样。莱布尼茨从一开始就批评他的这一观点,而且批评得很正确。毕竟,就在我们自己的经验范围内,这都是不可能的。我们习惯于在一个平直的局部空间里生活,但一旦看看野外,我们就知道事情并不是这样的。

地球是个球体,因此,北极的一个点可以被赤道上彼此隔得很远的两个人看见,但是,他们彼此都说:“我看到的是正北。”这样的事情对于一个平直地球上的居民,或者对于相信自己周围的地球是平直的一个人来说是无法想像的。在宏观的尺度上来讲,牛顿实际上就是这样一个平直地球居住者:一手拿着英制尺,另一只手拿着挂表走进空间,然后丈量各处的土地,就如同在他的周围一样。而事实却不一定是如此。

甚至都不能说空间在任何一个地方都是一个球体,也就是说,一定得有个确实的曲率。事实上极有可能是这样的:空间在局部是凹凸不平的、起伏不定的。我们可以设想一种空间,里面有鞍点,庞大的物体在某些方向上比在另外一些方向上滑动更挟。天体的运动一定是一样的道理,当然,我们看到它们,我们的解释也一定要适合它们。但是,这些解释在种类上也一定是不一样的。主宰月球及行星的法则应该是几何形的,而不是符合引力的。

当时,这些都还是遥远未来的思索,就算已经有人提出来,当时的数学也不可能处理得了这些问题。但是,有思想和具备哲学精神的头脑都意识到了,在把空间当作一个绝对格栅铺开的时候,牛顿就对事物的感知进行了不现实的简单化。对照而言,莱布尼茨就预言过:“我觉得空间是某种纯粹相对的东西,就跟时间一样。”

时间是牛顿系统中的另一个绝对值。时间对于为天体绘图是非常重要的:我们首先不知道星星到底有多远,它们在什么时候透过我们的视线。因此,海员世界呼唤两套仪器的完美:望远镜和时钟。

首先,我们来看看望远镜的进步。现在,望远镜都以格林威治皇家天文台为中心。无处不在的罗伯特·胡克最早筹划了这个建筑,当时他在伦敦大火之后与克里斯托法·伍伦爵士重建伦敦。在遥远的海域希望确定自己的位置——经度与纬度——的水手,从现在起就可以比较自己看到的星星读数与他在格林威治时看到的星星读数。格林威治子午线成为一个固定的标记,这是与惊涛骇浪搏斗的水手们心中牢记的:子午线,格林威治时间。

其次,作为确定一个位置的必要帮助物就是时钟的改善。时钟成为一个符号,也是那个时代的核心问题,因为只有在船上安装一个记录时问的钟,牛顿的学说才能够投入海上的实际用途。原理非常简单。由于太阳在24小时内围绕太阳转一圈,在360度的经度当中,每一度都占用4分钟时间。一个在船上比较正午(太阳最高时)与记录格林威治时间的时钟上所指的正午的海员,就能够因此知道,每4分钟的差别使他离开格林威治子午线远去一度。政府拿出2万英镑奖金,奖励能够在6个星期的航行当中仅仅只错半个经度的记时器的制造者。伦敦钟表匠们(例如约翰·哈里森)造出了一个接一个越来越精确的时钟,这些时钟的设计使它们的多个钟摆能够修正船体的摆动。

技术上的问题引发了一阵发明热潮,并确立了人们对时间的关注,自此以后,时间也主宰了科学界和我们的日常生活。一条船的确也是一种星星的模式。一颗星星如何在空间里穿过,我们如何知道它保持什么样的时间?船是一个起点,使人们思考相对的时间。

当日的时钟制造者是工匠中的贵族,正如泥水匠是中世纪的工匠贵族一样。我们所知道的时钟是与我们的脉搏绑在一起的领跑者,或者说是现代生活的袖珍独裁者,如果自从中世纪以来放弃了这个制作艺术,使其进入一种休闲的状态,那可真是令人愉快的一个想法。在那些日子里,早期的钟表制造者们想要做的不是知道准确的时间,而是要复制星空间的天体运动。

牛顿的宇宙在200多年的时间里不受干扰地滴答着。如果他的阴影在1900年以前的任何一个时候飘到了瑞士,那么,所有的时钟都将发出一致的哈里路亚声。但是,在伯尔尼,1900年过去不久,就在离古老的钟塔不到200码的地方,一位年轻人诞生了,他就是阿尔伯特·爱因斯坦,他将调正全世界所有的时钟。

大约就在这个时候,时间和光线开始出错了。正是在1881年,阿尔伯特·迈克尔森进行了一项实验(6年后他与爱德华·莫雷一起重复了这个实验),使光朝不同的方向前进,结果惊讶地发现,不管仪器如何转动,他总会得到同样的光速。这与牛顿的法则对不上号。正是1900年左右在物理学的中心地带出现了这么一句小小的牢骚,结果就使得科学家们兴奋起来,并开始了自己的询问。

现在还不清楚,当时年轻的爱因斯坦是否了解这个情况。他读大学的时候并非一个专注的学生。但是可以肯定的是,到他去伯尔尼之前,他已经问过自己,那是多少年以前他还是一个十几岁的小孩子的时候,如果我们从光的角度看问题,我们会有什么样的体验。

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