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今天，《自然哲學的數學原理》（以下簡稱《原理》）幾乎無人不知無人不曉。這本“神作”正式将牛頓三定律和萬有引力定律介紹給世人，亞裡士多德學說中的世界就此失去威信，中世紀最後的一點兒“陰影”也是以消散，從那以後，人們大步走進了崇尚科學的新時代。牛頓曾告訴别人，書中最精彩的定律受到了一個蘋果的啟發，蘋果就此成了牛頓的某種個人标志。然而，在一個蘋果的背後，是一個日新月異卻充滿動蕩的年代，以及牛頓長達二十年的積累和堅持。
“不務正業”的工讀生
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1661年6月5日，牛頓在劍橋大學三一學院注冊入學。
就在前一年，英國發生了兩件大事。一件是流亡在外的查理二世回國，另一件是皇家學會成立。英國已混亂多年，查理一世被處決後，大權一度被克倫威爾掌握，又在他兒子的手中被收走。人們痛苦而厭煩，覺得與其再折騰下去，不如找個名正言順的君主穩住局面。
這意味着英國即将進入一個相對平和的時期，英國皇家學院可謂生逢其時。幾年後，意大利的齊曼托學院解散，曾因文藝複興占據文化優勢的意大利衰落了，科學崛起的中心就要轉移到英國了。
不過，這時的牛頓恐怕并不覺得自己“趕上了好時候”。他天資聰穎，卻經濟拮據，雖然獲準進入劍橋大學，卻要面對待遇落差。那時的劍橋把學生分成三等，貴族少爺幾乎無須考試就能拿到學位，自費學生主要是聖公會牧師的預備役，而牛頓這樣的工讀生則要伺候其他學生，為他們跑腿、吃剩飯，甚至刷馬桶。這種多少有些羞辱人的規定使得工讀生有着較高的退學率，也進一步讓貴族少爺們覺得不必善良對待窮困同學。一直缺乏雙親關愛的牛頓本就内向敏感，如此一來，他更難融入環境了。
融入不了人群，那就專心于課業吧——偏偏課内學習又無法滿足牛頓的求知欲。
當時的大學課程承接的是中世紀學術複興形成的體系，動辄“亞裡士多德如何如何”“上帝如何如何”。然而，在一百多年前，哥倫布就發現了與《聖經》無關的新大陸，在幾十年前，第谷就找到了無法用亞裡士多德理論解釋的新星。舊體系的漏洞早就明顯得不能再明顯，很多人提出了建構新體系的重要性和可能性。培根寫了《新大西島》，哥白尼寫了《天體運作論》，笛卡爾寫了《方法論》，開普勒寫了《新天文學》和《宇宙的和諧》……然而，大學課堂教的卻還是老一套。
這樣的安排讓牛頓的困惑不減反增。終于有一天，他在筆記本上寫下：“我是柏拉圖的朋友，我是亞裡士多德的朋友，可是，我更好的朋友是真理。” 同一本筆記裡記錄了諸多問題，其中就包含關于力和天體的疑問。
幸運的是，在那個年代，對于科學先行者的成果，大學的接納程度有限，排斥程度也有限。很多新著作三一學院圖書館都有收藏。于是，牛頓開始如饑似渴地讀“閑書”。在外人眼中，他像個不知道在修行什麼的怪僧。但牛頓收獲的是真正的快樂，這也是他忘卻煩惱的方式。
對課外知識的沉迷甚至影響了牛頓的課内學習，他是以二等成績取得學士學位的。依照當時的傳統，成績好的學生可以收回繳納給考官的銀币，而牛頓就屬于“輸掉銀币的人”，是要被笑話的。
但那些笑話他的人顯然不知道，牛頓放棄了銀币，卻收獲了更加珍貴的東西。
掉個蘋果不算啥
1665年，黑死病席卷歐洲，牛頓從劍橋回到家鄉暫避。
這無疑是一場恐怖的災難，僅在倫敦就抹去了至少 7.5 萬的人口。笛福以此為素材撰寫的《瘟疫年紀事》幾乎每頁都透着絕望的氣息。然而在清淨的鄉下老家，牛頓卻找到了令人羨慕的生活狀态。
這時，他已開始具體地思考影響人們世界觀的天體運動問題。地心模型明擺着是沒有說服力了，但除了“誰繞着誰轉”以外，還有很多事有待進一步探索。比如星辰為什麼會繞轉，還有地表物體的運動和天體運動有什麼差別和聯系，等等。第二個問題就連伽利略也沒有想清楚，盡管他不僅通過望遠鏡看到了坑坑窪窪的月球，證明了古希臘大師口中的完美天體是一種想象，還總結了加速度和運動的關系。
傳說中，牛頓正是在自家農場思考時目睹了蘋果掉落。這件事牛頓自己也提到過，是以應該不完全是編造的。也許蘋果确實提供了靈感，讓牛頓将物體掉落和天體繞轉聯系了起來，但他還需要驗證這到底是真相還是胡思亂想。
驗證方法就是計算。這時他已經掌握了那個時代最複雜的數學，也熟悉已有的天文學和實體學知識，但驗證的過程并非一帆風順，牛頓在這項研究上走走停停，可貴的是他從未失去信心和興趣。
然而，有一個看似很簡單的問題他卻一直沒有想清楚：他該拿自己的研究怎麼辦？
瘟疫結束後，牛頓回到劍橋，謀得了一份研究員的差事。很快，賞識牛頓的前輩巴羅開始鼓勵他發表成果，但他總是猶猶豫豫。
牛頓做研究最大的動力不是發表。後來他坦言，科學探索于他就是孩童在海邊撿拾貝殼和奇石的快樂。這是一句實話。另外，在那個年代，學術成果和觀點的撰寫-評審-發表也不像現在這樣規範。皇家學會的會刊還帶有一絲奇聞雜志的風氣，胡克的《顯微圖譜》多少被當作了獵奇畫冊，伽利略的《兩大世界體系的對話》則是以虛拟人物對談的方式展開的。有人靠著作發達，也有人是以被世人非議，甚至遭受迫害。敏感内向的牛頓謹慎行事，看來不是沒有道理的。
但巴羅的推動還是有效果的，在他的牽線之下，牛頓和皇家學會建立了聯系，後者對牛頓自制的反射望遠鏡大加贊賞。這讓他的心态有所轉變，随後便拿出了自己的光學研究，但這一次等待牛頓的卻是老會員胡克的惡言。兩人就此展開了漫長的争吵，成了科學史上最著名的宿敵之一。
牛頓的熱情再次降至冰點，甚至比從前更加排斥發表。這時他已經接過巴羅的班，成了數學教授，但依然過着隐士般的生活。“瘟疫年”的集中工作讓他發明了微積分，在之後的日子裡，他不斷使用這種新的數學，對照各種天文資料，建構統一星辰和凡物的力學體系。日後寫入《原理》的諸多定理已經有了眉目，但在計算、思考和修訂之後，稿件總會被牛頓關在抽屜裡，仿佛永遠不會出現在世人眼前。
《原理》的誕生：艱難的分娩
1684年，哈雷在劍橋大學拜訪了牛頓——就是哈雷彗星的那個哈雷。
在此之前他曾詢問胡克，讓行星繞轉的力是否同行星與太陽的距離成平方反比。胡克給出了肯定的答複，卻拿不出依據。失望過後，哈雷想到來找牛頓問一問。
哈雷為人處世很有分寸。牛頓對這個懂事的後輩印象極好，于是答應提供詳細的證明。但他心中仍有顧慮。哈雷等待了三個月，才終于看到那篇《繞轉物體研究》。
看完這份證明，哈雷當即決定幫助牛頓發表成果。在他真誠而又耐心的鼓勵下，牛頓的态度終于松動。牛頓開始整理自己十幾二十年間的一系列研究，準備出版成《原理》。
但他依然動了一些小心思，不僅故意用古典拉丁文來寫這本書，還在有生之年禁止出版英文版。和那些希望寫出暢銷書的作者不同，牛頓想要篩選讀者，讓教育程度有限、邏輯思維不夠的人無法把書看完，進而無法胡亂做出評價。用他自己的話說，就是“避免受到對數學一知半解的人的打擾”。
《原理》涉及的證明和計算本身就不簡單，再加上這樣的寫法，作者的工作當然會更加耗費精力。據當時協助他整理稿件的助手回憶，牛頓經常要熬夜到淩晨兩三點，甚至早上五六點，睡眠時間也常常隻有四五個小時，有時還會忘記吃東西。
而在劍橋之外，《原理》的出版還遇到了更加現實的問題，那就是缺錢。按說皇家學會應該在這件事上提供支援，但學會剛出了本銷量慘淡的《魚類的曆史》，現在囊中羞澀。理事會甚至用《魚類的曆史》的滞銷副本代付薪水。再加上老對手胡克在一旁冷嘲熱諷，事情看起來并不樂觀。
偏偏在這個時期，查理二世突然去世，後繼者詹姆斯二世信奉天主教，想要引進羅馬教廷的權力。一時間局勢動蕩，英國又被推到了内戰的邊緣。這是否意味着牛頓可能因為新書而遭遇伽利略曾經遭遇過的迫害？一時間，這類問題讓壓力本就不小的牛頓更加頭疼。
但舊時代終究還是遠去了，詹姆斯二世很快就會在光榮革命中被摘掉王冠。封建神學風氣不是瞬間消散的，但在漫長的拉鋸之後，它還是會徹底讓位給新氣象。
那麼新氣象由什麼來引領呢？文藝複興打的是複古旗幟，但人們顯然還需要更能彰顯未來的體系。科學，差別于舊時代的、更加嚴密的科學将為社會提供新的精神支點。她已經出現，但世界在等待她以最好的面目驚豔曆史。
終于，經由哈雷在經費和其他事務上的無私幫助，牛頓在光榮革命的前一年正式出版了《原理》。
這本書沒有惹來麻煩，還讓他成了人們心中的英雄。在出版初期，因為閱讀難度大，《原理》确實經曆過冷清。但一段時間之後，歐洲的學術刊物便紛紛刊發書評，學者們毫不吝啬地把溢美之詞獻給了《原理》。牛頓聲名鵲起。
這幾乎是必然的結果。《原理》所呈現的世界有數學的骨骼，實體學的血肉，哲學的氣質。它描述的宇宙沒有所謂的圓滿和神迹，卻在數理規律中透出自然之美。它讓人們有理由擺脫神的威權，同時依然相信萬物自有秩序。它推翻了宇宙以人為中心的結論，卻證明人類可以用理性的力量探索無邊的世界。自此，舊體系再無狡辯的可能，科學的崛起達到頂峰。
《原理》的成功當然也改變了牛頓的生活，增多的社交促使他考慮離開學術界。玩耍的孩子最終還是被沙灘外的世俗世界所吸引，但他一直沒有完全脫離科學。更重要的是，他已經找到推動文明程序的寶石，并獻給世界，而這寶石又将更多的人吸引到了真理的大海前。
一個新的時代，已經開啟。
寫在最後
在17世紀下半葉，《原理》讓牛頓封神。直到現在，牛頓依然是很多人的精神偶像。與此同時，也有人喜歡挖掘牛頓黑暗的一面，對他的煉金術愛好津津樂道，談論他為官之後的種種“劣迹”。神奇的天才、高産的學者、孤僻的怪人、最後的煉金術士……這些說法都有道理，但都不能概括真實的牛頓。
真實的牛頓和我們一樣，需要面對普通人的困境。然而，對探索的熱愛和投入讓他超越了普通，在曆史上留下了濃墨重彩的一筆。今天，當我們回顧過往，最應該看到的不是那光輝的一筆，而是促成它的背景、往事，以及牛頓在其中做出的抉擇。
所有這一切，盡在《牛頓傳》。
拓展閱讀
[1]《牛頓傳》，人民郵電出版社，2021
[2]《科學的曆程》，湖南文藝出版社，2018
《牛頓傳》
作者：【美】詹姆斯·格雷克
譯者：歐瑜
文津圖書獎獲獎作品《資訊簡史》作者詹姆斯·格雷克經典傳記，入圍“普利策獎”，獲《紐約時報》《泰晤士報》等媒體推薦，一本值得閱讀的經典傳記。
這本傳記是諸多關于牛頓生平的著作中的經典名作，受到科學界和大衆讀者的喜愛和推崇。格雷克借助牛頓的重要信件和未出版的筆記，記述了這位科學界最偉大人物之一的生活經曆、與他有關聯的人物、以及對他産生影響的重要事件，勾勒出這位遠見卓識的“偉人”和“怪人”的一生，與他所處的曆史時期的全貌。
牛頓思想的形成脈絡，他在哲學、實體學、光學和微積分等方面的重大成果，孕育“牛頓數學”的那個古老的、直覺的、煉金術的宇宙，都在作者通俗而深刻地解讀下一一現于眼前。
攝：安吉可