牛顿的苦恼：声与光的故事

马慧元

牛顿一定不是个文艺青年，他说过诗歌是“狡黠的废话”。但他毕竟在教授拉丁语的国王学校里学过“四艺”，对音乐还颇有分析的兴趣。从毕达哥拉斯的时代起，音乐就是数学的一个分支，那时人们已经知晓音高和弦长的关系。牛顿在20出头的时候，写过一些关于音乐的笔记，他最感兴趣的是声、光、热之间的联系。它们的传播方式跟人感官作用的方式颇为契合。直到今天，还有人把教堂音乐称为“光之声”，透过彩色玻璃的柔和光线，跟管风琴上的音乐契合，空间感和声音完美相融，让人失去抵抗力。

牛顿相信数字的神启，比如，他认定大六度是一个特殊的音程，因为弦长比是3：5，也就是说，假如C音的弦长为5，C音上方大六度的弦长就是3。牛顿把3和5牵强地平方、立方好几遭，希望大六度最终抵达一种间接的八度关系，或称为“隐蔽的八度”。为什么要拼命应用平方和立方？那个年代，开普勒第三定律已经被接受，也就是说绕同一中心天体的所有行星的轨道的半长轴的立方跟它的公转周期的平方的比值是常数，所以牛顿愿意相信，天体和音乐会有类似的联系。不过，最后牛顿自己也有点尴尬，“事实可能跟我想象的不一样”。10年以后，30来岁的牛顿已经在剑桥教书，重点是光学。在未来的几十年里，他对光学做出了巨大贡献，对声音的研究则戛然而止。大家都听说过基本的“七色”说，所谓红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这是牛顿提出来的，他用棱镜把白光分成若干颜色。其实他自己也承认光谱并不容易分成7份，但“7”这个数字太诱人了，尤其是，音阶有7个音，上帝怎么可能不以7种颜色为本呢？牛顿最后以多利安音阶为本，“创造”出“深紫”色，也就是靛。

牛顿当时的影响遍及欧洲，哲学家伏尔泰很崇敬牛顿，也很关心科学的发展，写了《牛顿哲学原理》一书，意在总结和推广牛顿的发明，也提到了“七音”和“七色”的对应。因为这景象实在是“美得不忍直视”。

只是它在科学上并不成立。优雅的归一观念，有时把人引向伟大的发现，有时则把人引入歧途。后者未必是坏事，错误的想法犹如缺口，可能引出新的脈络，生长出新的方向，虽然对科学家本人的虚名有些残酷，无论是对那个犯错的权威还是对打算拨乱反正的后辈来说。但有影响的理论吸引后人另起炉灶，往往别有洞天。

（摘自《书城》2019年第11期）