牛顿：疫情封闭中，他打开世界

□ 赵 博

疫情来临前的牛顿

1642 年的圣诞节，艾萨克·牛顿出生在英国林肯郡的伍尔斯索普庄园。他不仅是个遗腹子，还是个早产儿。出生前3 个月，牛顿的父亲就去世了。母亲汉娜用父亲的名字艾萨克来命名这个新生命。刚出生的艾萨克格外孱弱，只有3 磅（1.36 千克）重。保姆回忆，这孩子可以塞进一个1 夸脱（约合1.14升）的罐子里。

转眼到了1661 年，牛顿离开了家乡，步行两天，前往离家60英里的剑桥大学三一学院。临行前，他几乎什么都没有带。到了剑桥后，牛顿给自己买了一个脸盆架、一把夜壶、一个可以装1 升水的瓶子，还有“装灌墨水”的瓶子。对于这位后世的大物理学家而言，这样的生活一半源于简便，另一半则是自身的经济条件所限。

在17 世纪，英格兰仅有牛津、剑桥两所大学，入学者非富即贵。在出身显赫的同学面前，牛顿的身份是“半佣半读生”，也就是说，他需要靠替富人子弟打杂来补交部分学费。这些杂事包括：在富二代同学吃饭的时候站在旁边侍奉；吃他们的剩饭；替他们搬运生火的木头等等。所幸在剑桥的所有学院中，三一学院的伙食最好。按照柯瑞思在《剑桥：大学与小镇800 年》中所说，英国国王詹姆斯一世在游览剑桥后给出了建议：去国王学院祈祷，去三一学院吃饭，去耶稣学院住宿。

牛顿自然无法每天都能享受到学院食堂的珍馐美味，母亲汉娜每年仅给他10 英镑零用钱。他把这笔资金用在了购买樱桃、果酱、牛奶、奶酪、黄油等生活必需品上。低微的身份加上低调的生活，这使得牛顿在剑桥三一学院的存在感极低，其传记的作者理查德·韦斯特福尔曾写过：当牛顿成为同时代最伟大的名人后，同学们几乎没有人记得他。

疫情下的剑桥

1665 年，也就是牛顿入学后的第四年，鼠疫不期而至。在距离剑桥不足100 公里的伦敦出现了瘟疫的苗头。1665 年4 月12 目，伦敦出现了第一个意外死亡的案例。4 月30 日，英国政治家、作家塞缪尔·佩皮斯在日记中将其记录为“可怕的瘟疫”。这场瘟疫逐渐蔓延，仅在伦敦，一周的死亡人数就超过1000 人，接着是2000 人。到了9 月，每天的死亡人数都超过1000 人。

如此之高的死亡率带来的是普遍的恐慌，人们纷纷逃离伦敦。最先离开城市的是达官显贵，然后，能够离开伦敦的人们都开始撤离。利奥·霍利斯在《伦敦的崛起：五个人重塑一座城》中描述道：“街道开始堵塞，挤满打包前往乡村别墅的有钱人。有这样一句格言，‘早离开，多停留，晚回来。’”该书还记载，查理二世宣布，国会休会到次年9 月，让议员们可以躲到乡下去。到了7月，怀特霍尔街人去楼空，冷冷清清，25000 个在宫廷附近居住和工作的官宦都走光了。

疫情自然也波及了剑桥。到了1665 年夏季，原本喧嚣的小镇一下宁静了下来，城内最大的集市——斯特布里奇集市被迫关闭，学校取消了日常在大圣玛丽教堂举行的布道仪式。整个剑桥也成了一座死城。

在学校停摆之前，牛顿选择了离开，他回到了老家伍尔斯索普，在那里躲避瘟疫。到了1666 年3月，英格兰东部的疫情出现了好转的苗头，大学在经历了半年的停摆后重新开学，牛顿也再次回到三一学院，但仅仅过了3 个月，疫情卷土重来，逐渐死亡的病例让牛顿再次选择回到家乡。之后的一年，英国命途多舛，疫情还没有消停。9月2 日，起于布丁巷的一场大火又将伦敦老城四分之三区域内的商铺、库房、住宅付之一炬，损失超过1000 万英镑。刚刚历经疫病的伦敦又陷入火海，这座千年名城陷入到谷底。

牛顿的原点

“对于清教徒来说，1665 年的大瘟疫和1666 年的伦敦大火灾一定是上帝对英国人罪恶的惩罚。”克莱顿·罗伯茨在《英国史》中这样写道。但始于1665 年的这场瘟疫，也成为牛顿人生经历中的重要时期。他在躲避瘟疫的时期工作可以归结为三个方面：微积分——研究变化的数学，对理解我们周围的世界至关重要；万有引力和光学及光的行为。

先看数学。在剑桥学习两年后，牛顿就开始对数学感兴趣。从1664 年起，他开始广泛阅读包括荷兰数学家弗朗西斯·范·舒腾、笛卡尔和英国数学家沃利斯的著作。回到家乡后，他延续着对于数学中“无限”这一问题（包含无限大和无限小）的探究。最开始，牛顿将这一发现称作“流数法”，后人将其更为成熟的形式称作“积分”。随后，他还继续深入探究了微分和积分之间的关系，并且最终发现了广义二项式定理。

1666 年伦敦大瘟疫的街头惨状

再说物理。1666 年6 月，当疫情出现反复，牛顿第二次返回家乡时，他的研究兴趣从数学转换到物理领域。在这之前，重力更多地体现在精神或者物质沉重的状态，牛顿则给其赋予了物理学的意义。在一篇《论重力和轻力》的论文中，牛顿提出了“物质造成引力”这一概念。他相信，这种引力存在于地球内部。在此之前，伽利略也曾考虑过这个问题，他通过在比萨斜塔上那个著名的实验，推翻了亚里士多德关于不同重量的物体下落速度不同的观点。显然，牛顿思考得更为深入，他要对这种现象加以解释和说明，弄清楚“落体一直受到重力作用”的原因，这是物体具有垂直向下的内在之力。

在家乡与世隔绝的环境让他能更为深入地思考这个问题。根据传说，牛顿关于万有引力的初步思想，是源于苹果砸到了他的额头。但按照时间，这应该是他于1666 年在伍尔斯索普花园的苹果树下沉思的结果，而非被广泛传播的剑桥大学三一学院院内的那棵苹果树。按照托马斯·利文森在《牛顿与伪币制造者：科学巨匠鲜为人知的侦探生涯》中记录：那时，牛顿头脑中浮现的是幼时家乡果园挂满果实的苹果树，这时一个苹果掉下来引发了他的注意。为什么苹果总是垂直落到地面，而不是斜着或者向上飞呢？这直接促成他对于引力问题的思考。这几乎可以被认定为夏娃以来最重要的一个苹果，它没有让人类失去伊甸园，却让人们收获了“万有引力”。

三一学院内的苹果树，据说启发牛顿万有引力灵感

除了微积分、万有引力外，牛顿还对光学产生了兴趣。他主要尝试研究的是“色彩的聚合现象”，这也是受到了罗伯特·胡克的启发。胡克认为，颜色是亮与暗的结合，光是由脉冲产生的。牛顿则对这一说法提出了质疑。在家乡，他通过一系列实验，将白光分成了不同的颜色。在此基础上，他研究了光的折射，表明棱镜可以将白光发散成彩色光谱，而透镜和第二个棱镜可以将彩色光谱重新组合为白光。

1667 年4 月，在经历了一年八个月的封闭后，牛顿回到了三一学院。离开时，他只是一个半佣半读的学生，但回来时，他已经是在数学、物理和光学上都有所创见的年轻学者。封闭的岁月，抹去了无数人希望，让他们的脑海一片空白。封闭的岁月，却是牛顿成为科学巨匠的原点——他后来很多的创见与思想都在这个时期萌发，他用自己的天赋和勤奋点亮了中世纪后的科学火光。

正如英格兰诗人亚历山大·蒲柏为牛顿写下的墓志铭：自然和自然的法则，隐藏在黑暗之中。上帝说，让牛顿出世吧，于是，一切豁然开朗。