物理學(xué)與物理學(xué)家們物理學(xué)與物理學(xué)家們(1)——牛頓

天降牛頓

滄海月明夜，

萬物匿其形，

天公降牛頓，

處處皆光明。

公元1642年大概是整個物理學(xué)史上最為出名的一年，但這一點在當(dāng)時只怕并不能為英格蘭東部林肯郡一個名叫沃爾斯索普的小村里的居民能認(rèn)識到。其時正值圣誕節(jié)前夜，風(fēng)雪之中一位村婦行色匆匆地趕往醫(yī)生家中，她在胸口不停地劃著十字，嘴中還在叨念，那個牛頓家的早產(chǎn)兒不知道怎么到底怎么樣了？

她在村里干了多年的接生婆，卻從來沒有見過如此瘦小的嬰孩，那個孩子象貓兒一樣蜷在母親的懷抱里，甚至一品脫的杯子就可以把他盛下。孩子剛出世的時候緊閉小嘴，臉色鐵青，幸好邊上有一位醉醺醺的神父，他情急之下把一杯烈酒潑灑在嬰兒身上，孩子才猛醒一般大聲哭叫起來。

事隔多年之后，神父猶為當(dāng)年的急智洋洋得意，因為他拯救的哪里是個病懨懨的小生命，而是世界上最偉大的人。

伊薩克·牛頓靜悄悄地來到人世的這一年，正趕上大物理學(xué)家迦利略的去世。這對剛復(fù)興的物理學(xué)來說無疑是一沉重的打擊，何況迦利略臨死前不久還被人拖到宗教法庭上伏法認(rèn)罪，知者無不心寒。這位德高望重的領(lǐng)袖一去，整個物理學(xué)不免顯得蕭索起來，很長一段時間都沒有什么進(jìn)展，世界仍是迷霧重重，也許大家都在等待那個撥開迷霧的人。

但小牛頓是不知道這些的，他從來不知道迦利略是誰。對他來說最快樂的事情莫過于坐在河邊看磨房風(fēng)車的轉(zhuǎn)動，或者水中小魚的游蕩。

他不愿意回家。說起來這個孩子的身世頗為凄慘，他出生前的三個月父親就去世了，而后他母親又改嫁到一個名叫史密斯的牧師家中。這位牧師面慈心狠，經(jīng)常虐待牛頓不說，還不讓他見母親的面，后來幾個弟妹的相繼出世使得牛頓在家中更無地位可言。

在學(xué)校里牛頓也并沒有討到老師的喜歡，各門功課差得一塌糊涂，而且由于身形瘦小，成為諸多頑童欺負(fù)的對象。小牛頓生性內(nèi)向，在外人面前很是靦腆，縱使受了欺侮也很少回?fù)?，他只喜歡和班上的女孩子來往，經(jīng)常制作一些小玩偶之類的玩具送給她們。

有一次牛頓精心模仿磨房里的風(fēng)車制作了一個模型，他得意地拿到班上炫耀，這是他難得開心的時刻，但班上那個成績最好的學(xué)生反問了他一句，你知道風(fēng)車是怎么轉(zhuǎn)起來的么，老實的牛頓立時目瞪口呆。

哄笑聲中那個成績好的孩子將風(fēng)車扔在地上踩個稀爛，牛頓再也忍不住了，他憤怒地拔拳相向，那個孩子雖然比他高一大截，但在牛頓凌厲的攻勢之下無招架之力。事后牛頓跑到小河邊痛哭了一場，他發(fā)誓今后一定要出人頭地。

這件事對牛頓的影響極深，直到他晚年仍不時地提及。自此之后，牛頓門門功課都是全優(yōu)，所有的老師和學(xué)生都是刮目相看。牛頓除了學(xué)習(xí)成績驚人以外，課外他更喜歡動手制作一些新發(fā)明。

此時牛頓作為天才物理學(xué)家的能力已經(jīng)顯現(xiàn)出來，一次他觀察到自己身體的影子隨著太陽的轉(zhuǎn)動長短發(fā)生了變化，就萌生了制作日晷的念頭。他在家中大門上畫滿了刻度，隨眼一瞥就能報出準(zhǔn)確到分鐘的時間，與教堂里的大掛鐘別無二致。后來教堂里的鐘出了問題，村里人干脆就拿牛頓的太陽鐘做標(biāo)準(zhǔn)時間，一直用到牛頓逝世后幾十年。

18歲那年，牛頓終于得嘗所愿，來到了著名的劍橋大學(xué)三一學(xué)院，當(dāng)時的大學(xué)大多帶有神學(xué)院的性質(zhì)，三一學(xué)院的院名也是借指神學(xué)上的圣父，圣子，圣靈的三位一體。

牛頓對宗教的興趣大概也是始于劍橋，但他最喜歡的還是物理和數(shù)學(xué)。在大學(xué)里牛頓仍是性格孤僻，很少與人交往，早在讀中學(xué)的時候他就發(fā)現(xiàn)自己的智力高得和普通學(xué)生不可同日而語，現(xiàn)在到了英國的最高學(xué)府，情況卻沒有什么變化。

同學(xué)們之間的話題他從來沒有興趣參與，而指導(dǎo)老師普雷因教授也整天只是忙著招募弟子。當(dāng)時教授們的收入完全來自學(xué)生們的學(xué)費，也無怪普雷因教授一連招收了五六十名弟子，幾乎落得人販子的美名。

老師根本沒時間指導(dǎo)牛頓，遑論能有心思回答他那些精靈古怪的問題了，最后普雷因教授干脆列了一個書單，上面都是自古流傳的經(jīng)典名作，內(nèi)容涉及到數(shù)學(xué)，哲學(xué)，宗教等等，在這幾年里牛頓的任務(wù)就是把它們讀完就算了結(jié)了學(xué)業(yè)。

此法果然奏效，牛頓再也沒來找過他，而是埋頭到那些書目之中。他一邊讀書一邊作筆記，上面寫滿了他對各類科學(xué)問題驚世駭俗的看法。無論誰看了，都決不能相信這居然出自一個二十多歲的年青人之手，直到今天牛頓的這些手稿還在被一些史學(xué)家，科學(xué)家細(xì)細(xì)研究。

在劍橋大學(xué)里唯一能讓牛頓動心的是著名的盧卡斯講座，這一講座是當(dāng)時劍橋大學(xué)里唯一涉及到自然科學(xué)的講座，而且通常都是由最負(fù)名望的學(xué)者輪流主持，第一任執(zhí)掌教席的乃是巴羅教授。這位巴羅教授也算得上是一位奇才，十八歲便在三一學(xué)院獲得博士學(xué)位，他精通數(shù)學(xué)，還先后擔(dān)任過希臘文，哲學(xué)教授，被譽為整個歐洲最為出色的學(xué)者。

巴羅教授的報告牛頓開始是每場必聽，并且通常坐在最后一排。每當(dāng)巴羅講到一些艱澀難懂的地方，經(jīng)常會抽眼關(guān)注一下聽眾的表情，臺下人人神色凝重，即便是資深教授也會微微皺起眉頭，全場只有坐在后排的那個金發(fā)小個子嘴角微撇，一幅滿不在乎的神情。

更令巴羅驚異的是幾次報告之后卻見不到牛頓的人影，他索性直接在宿舍里找到了牛頓，原來牛頓竟認(rèn)為他所講的已經(jīng)喪失新意，根本聽之無趣。一番傾談之下，巴羅對牛頓極是看中。這個年青人聰慧過人，眼界高遠(yuǎn)，學(xué)識水平遠(yuǎn)出齊輩，尤其在數(shù)學(xué)上更是極負(fù)天資，很多復(fù)雜的定理公式在他手中如同兒戲。

然而當(dāng)他無意中提到幾個簡單的幾何問題時，牛頓卻眨眨眼睛接不上話，細(xì)細(xì)盤問之下卻發(fā)現(xiàn)他居然根本不懂最簡單的歐氏幾何學(xué)。

當(dāng)下巴羅大驚失色："你是怎么看懂笛卡兒的《幾何學(xué)》的？"

在剛才的談話中牛頓曾對當(dāng)代數(shù)學(xué)大師笛卡兒的幾何學(xué)提出一些很是高明的見解。

不料牛頓更是滿臉狐疑："那是我沒事的時候翻著玩的，難道還先得學(xué)什么歐氏幾何不可么？"

巴羅低下頭去半晌無語，他深知笛卡兒著的那本幾何學(xué)極盡煩瑣之能事，其中不但充滿了晦澀的哲學(xué)術(shù)語，通篇公式之繁雜更是前所罕見，而眼前這位小伙子居然在絲毫不通基本幾何學(xué)的情況下居然能全盤理解，融會貫通，那不是天才是什么？嘿嘿，那位人販子普雷因教授，著實誤人不淺。

此后巴羅教授對牛頓更是青眼相加，有時候在盧卡斯講座講到精妙費解之處，就讓牛頓站出來侃侃而談，臺下聽眾盡多博學(xué)之士，然則這位年青人說理清澈，功力精湛，竟是誰也找不出毛病來。一次，牛頓在講說之中靈感忽現(xiàn)，便當(dāng)即連講帶寫展示了他的想法，其中的數(shù)學(xué)公式極是艱難，寫在黑板上便是極長的一串，牛頓面不改色，心腦并用，轉(zhuǎn)眼間就給出答案，包括巴羅在內(nèi)的所有聽眾無不面面相覷，全場一片靜寂。

最后巴羅教授站了起來，緩緩道："伊薩克·牛頓，我不得不遺憾地告訴你，作為導(dǎo)師，我實在不能再教你什么了，"，然后把目光轉(zhuǎn)向其他聽眾"諸位，我提請你們注意一下，眼前的這位年青人終將執(zhí)掌盧卡斯教席，而他一旦執(zhí)掌，只怕教席的輪流制就此廢止了。"

巴羅教授畢竟是大有眼光的人物，在牛頓二十六歲那年就以教授的身份接掌盧卡斯教席，而且一直到他五十歲之后自愿放棄為止。

牛頓如此受巴羅教授的賞識倒也不僅靠他的天才。巴羅教授生平閱人無數(shù)，而劍大更是英才輩出，牛頓的天分固然是無與倫比，他的勤奮更是不作第二人想。

其實用勤奮這種字眼來形容牛頓還是太膚淺了，因為科學(xué)在他而言甚于生命。當(dāng)時劍大的學(xué)生各個風(fēng)流瀟灑，馬場，劇院，舞廳都少不了他們的身影，惟獨牛頓一人整日埋頭書桌，不與人交往，更遑論唱歌跳舞之類的活動。

巴羅教授的點撥使牛頓眼界大開，而他介紹給牛頓的歐幾里得所著的《幾何原本》一書更是讓牛頓明白了如何建立一套公理完備的科學(xué)體系。加強了基礎(chǔ)之后他抽空又把笛卡兒的幾何學(xué)從頭至尾看了一遍，找到了其中大量的錯誤，他簡直就象跟作者賽跑一般，一邊讀著書一邊就遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了作者的水平。

一段時間里牛頓狂熱地迷上天文。其時的天文學(xué)經(jīng)過多年積累，資料已頗為豐厚，尤其在大天文學(xué)家第谷的畢生努力下，整理出行星運動的極多數(shù)據(jù)。同屋的人曾懷疑牛頓是否有了什么毛病，幾天都不下床，只是捧著一大本資料看個沒完，有時苦思冥想，有時寫寫畫畫，手頭上沒紙便順手在墻上打起了草稿。

大家都知道牛頓一件事不完成勢必不會收工的，但從來沒見他如此艱難地沉迷在一道難題上，以他資質(zhì)之高當(dāng)世未必會有什么問題讓他如此費神。有人打趣地問他，難道你想做個占星士不成，牛頓

緊閉著嘴唇并不答話。

但是牛頓的學(xué)生生涯突然被意外地中斷了，那是一場席卷歐洲的大瘟疫，僅在倫敦一下子就死去了好幾萬人。學(xué)校里宣布停課，牛頓不得不轉(zhuǎn)到鄉(xiāng)下伍爾索普農(nóng)莊里，這一住便是十八個月。

這一段隱居生活，多年以來一直是人們津津樂道的話題。誰也無法想象，天下竟有如此一個聰明的年青人，居然有如神助，能在如此短暫的時間里作出震撼世界的成績來。

村里人都知道那個劍橋的聰明人回來了，但誰也沒有見到他，牛頓始終都在屋后的那間小閣子里，唯一能表示他存在的便是小屋徹夜的昏黃燈光。

一個經(jīng)典的傳說是當(dāng)牛頓坐在樹下看書的時候，一只蘋果突然砸到他身上，這一司空見慣的現(xiàn)象卻引起了牛頓的深思，他認(rèn)識到一定是一種引力在起作用，推而廣之，地球和月球，行星和太陽之間必然也存在類似的力，這便是牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的經(jīng)過。

如此一來，便似整個人類能有今天燦爛的文明倒似是兩個蘋果之功，其一便是伊甸園里的亞當(dāng)和夏娃偷食的那一只，他們此后終被逐出伊甸園并得以繁衍眾生，其二便是砸在牛頓身上的那只，這一砸不僅砸出曠世第一靈感，自此人類的命運是大為改觀。

當(dāng)然這只是戲說，但牛頓當(dāng)真這十八月內(nèi)幾乎完成了他一生中最重要的發(fā)現(xiàn)。

歷史上的牛頓不僅僅是作為大物理學(xué)家出現(xiàn)的，在數(shù)學(xué)的發(fā)展史上他也是舉足輕重的人物。而真正以數(shù)學(xué)大師身份出現(xiàn)的牛頓似乎只有他回到鄉(xiāng)下后的頭六個月，在這段時間里，他同時發(fā)明了二項式定理，無窮級數(shù)展開，微積分，無窮小概念和極限，尤其是微積分，幾乎決定了幾百年來數(shù)學(xué)的研究主流。

這些眼花繚亂的成果在當(dāng)時而言即便是第一等的數(shù)學(xué)家花六個月時間未必能理解，一個并不以數(shù)學(xué)為職業(yè)的人居然輕松創(chuàng)造了出來，當(dāng)真匪夷所思。

被冠以"輕松"二字，是因為牛頓只不過是為發(fā)展他的新物理找到一套工具而已，他也未必放在心上。牛頓瞄準(zhǔn)的乃是宇宙中最普適的真理。

在此之前人們就如何描述垂直下落的物體，也知平拋物體的時候初速度越大拋得越遠(yuǎn)，可是誰能把這和天上月亮和星星的運動聯(lián)想起來！九天之上的神界怎能同渾濁不堪的凡間同日而語呢，上帝難道也會圍著餐巾拿起刀叉享用早餐么？

在英國鄉(xiāng)下一間昏暗的屋子里，一個年青人銳利的目光看穿了一切：又有什么不一樣呢？月球，行星運行的軌道方程和地上物體的是何其近似，一定是一種同樣的神秘因素在起作用，一種促使著物體互相吸引的因素，這就是萬物運動的根源所在。

夜已深了，伏案良久的牛頓終于直起身來，他默默地把手稿放入了柜里，這是牛頓一向的習(xí)慣，凡事不徹底弄清楚之前，決不輕易拿以示人的，萬有引力定理雖然神妙，但要確定它還需更詳盡的資料。他首先想到的便是在劍大讀書時曾瘋狂研讀過的天文資料，孰料當(dāng)時很多記載都有誤，跟牛頓推演的結(jié)論差距甚大，他只得再次將手稿封入柜中，直到幾十年后天文觀測的數(shù)據(jù)被修正之后才取出發(fā)表。

但這震撼宇宙的第一思想就這樣在悄悄誕生在一個名不見經(jīng)傳的年青人手中，牛頓終于可以安心地好好睡上一覺了

瘟疫之后，各大院校也陸續(xù)復(fù)課，此時的牛頓全然不似世界第一智者的形象，他照例是話不多說，人也不多交往，但他獲得了一大筆獎學(xué)金，生活著實改善了不少，再加上巴羅教授的鼎立提攜，他很快成為年輕一代學(xué)子中的佼佼者。

1668年，26歲的牛頓雙喜臨門，他一方面獲得發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡，獲得極大的聲譽，另一方面終于開始執(zhí)掌了盧卡斯講座的教席。這種反射式望遠(yuǎn)鏡不再是透鏡聚焦，而是利用球面鏡的反射來聚焦，這樣一來消除了色差現(xiàn)象，望遠(yuǎn)鏡的分辨率和放大倍數(shù)都大為提高，四年之后牛頓單憑此項發(fā)明便當(dāng)選為英國皇家學(xué)會會員。

反射望遠(yuǎn)鏡的制作也證明牛頓確實是千年以來的第一奇才，為了發(fā)展出他新力學(xué)，什么都是親自動手，數(shù)學(xué)知識不夠便自創(chuàng)出一套來，觀測工具不夠先進(jìn)便重新改進(jìn)，什么都擋不住他的腳步。牛頓是既是第一等的思想大家，數(shù)學(xué)才能也是古今罕見，實驗的技術(shù)也獨步天下，即便就其作為一個工匠來看亦是身手不凡。

如此才華橫溢的牛頓卻自打跨入皇家學(xué)會的第一天便遭人嫉視，這當(dāng)然與他本人的個性也是大有關(guān)聯(lián)。牛頓自幼雙親離棄，性格上多是偏激自負(fù)之處，言語不禁，得罪了不少人，而他偏又心胸狹窄，睚眥必報，若是有人觸犯了自己，便會遭至傾力報復(fù)，甚至不惜利用學(xué)術(shù)和行政（這是他晚年當(dāng)上大官之后）的手段壓制。

和牛頓爭論最多的便是大他13歲同為皇家學(xué)會會員的羅伯特·胡克，此人亦是一位多才多藝的大物理學(xué)家，他發(fā)明了很多東西，諸如濕度計，量雨器，螺旋彈簧，萬向節(jié)等等，在物理學(xué)中物體的形變和外力成正比的胡克定理也是大大有名。他身世與牛頓也有相仿之處，妒忌心之強卻遠(yuǎn)甚牛頓，他可不愿意看到這位初出茅廬的年青人就此大紅大紫，將自己的風(fēng)頭壓了下去。

胡克首先找到的茬子是牛頓的反射望遠(yuǎn)鏡，他以長輩的口吻對牛頓的新發(fā)明反射望遠(yuǎn)鏡再三挑剔，并說如果給他時間他作出來的還要好的多。不僅如此，胡克還強扣著牛頓的論文不發(fā)表，硬說他的光學(xué)理論不值一哂。

生性要強的牛頓哪里受的了這個，一場大戰(zhàn)就此引發(fā)。這些年牛頓一直專注于光學(xué)的研究，戰(zhàn)火便從光學(xué)領(lǐng)域燃起，而這一戰(zhàn)便是六年之久。

開始二人還都僅囿于學(xué)術(shù)范圍，但很快胡克就相形見絀，他雖也是一位罕見的奇才，然而在博大精深的牛頓面前，他的才智也僅剩下一些微不足道的小技巧而已。胡克的數(shù)學(xué)功底相比牛頓不啻霄壤，很多實驗也是毛毛糙糙，漫不經(jīng)心，而牛頓在學(xué)術(shù)上向來是兢兢業(yè)業(yè)，胡克的紕漏蔫能逃過牛頓那如炬目光，他甚至找出了胡克的看家法寶--顯微鏡原理的錯誤，并當(dāng)眾公布了出來。

胡克羞惱之下，也糾集地當(dāng)時全歐第一流的物理學(xué)家對牛頓的光學(xué)理論發(fā)難，其時牛頓的理論發(fā)軔未久，基礎(chǔ)薄弱，漏洞實多，因此牛頓一邊回?fù)?，一邊迅速彌補了很多缺陷，為了替自己的觀點辯護(hù)，1675年他在實驗中發(fā)現(xiàn)了著名的牛頓環(huán)現(xiàn)象，這也是光學(xué)中極重要的一個發(fā)現(xiàn)。

后來牛頓和胡克之爭逐步演化為人身攻擊，這一點上他們也是棋逢對手，胡克言辭亢烈，牛頓用語尖刻，卻是誰也奈何不了對方。二人都被這場論戰(zhàn)弄得筋疲力盡，唯一得益的倒是光學(xué)本身，這幾年的發(fā)展乃是百年間最為迅速的。

孰料一波未平，一波又起，來自歐陸的大數(shù)學(xué)家萊布尼茲就微積分的發(fā)明權(quán)的問題要也和牛頓爭個高下。這場風(fēng)波原是牛頓的好友，另一位數(shù)學(xué)家科林斯引發(fā)的。

當(dāng)年萊布尼茲在數(shù)學(xué)上剛展露頭角，年少氣盛，便以外交使節(jié)的身份來到英國，名曰研究，實是挑戰(zhàn)，英國皇家學(xué)會派出的迎戰(zhàn)人員便是科林斯。這萊布尼茲極是了得，三言兩語便將他駁得體無完膚，科林斯焉能服氣，他拿出了牛頓鎖在柜中的手稿，上面都是牛頓數(shù)學(xué)思想的精華，比如二項式定理，流數(shù)法等。

萊布尼茲一看之下不免大驚失色，一聲不吭地就回了國?？屏炙构倘皇遣蝗枋姑?，得勝還朝，卻在學(xué)界留下一樁公案。幾年后萊布尼茲發(fā)表了世界上第一篇關(guān)于微積分的論文，在那篇不到六頁的文章里他采用了比牛頓高明的微積分符號，直到今天還被廣泛使用，但這卻也不能說不受當(dāng)年牛頓手稿的啟發(fā)。

牛頓知道后大是憤怒，以他個性之強，便是全天下的人與他作對也不見得會屈服，他馬上寫信將萊布尼茲痛斥一番，自此二人也是你來我往，不亦樂乎。

終于連牛頓自己也不能忍受了，他在給胡克的一封信里明智地宣布退出爭執(zhí)，那封信是這樣寫的："笛卡兒先生所做的是搭了一座梯子，而您則使梯子升得更高了一些，……如果我能看的更遠(yuǎn)一些，那是因為我站在巨人的肩膀上。"

最后那句話向來被用來引證牛頓為人是如何的謙遜，但大家都看的出來，牛頓的意思是我可并沒理睬什么梯子，我是站在巨人肩膀上的，這只不過暗含對胡克的譏諷而已。

尤令人嘖嘖稱奇的是在這幾年的無盡紛擾之中牛頓居然還能靜下心來構(gòu)思出古今第一科學(xué)巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》。在書中他模仿了歐幾里德的幾何公里化體系，綜合前人的經(jīng)驗和自己的創(chuàng)新，奠定了經(jīng)典物理學(xué)的根基：著名的牛頓三定律。

此書一出，學(xué)界登時將牛頓視為天人，此后他幾百年的崇高地位再也無人撼動絲毫，直到二十世紀(jì)又爆發(fā)新的革命為止。

說起來，書中著名的萬有引力于距離平方成反比的結(jié)論還是拜胡克所賜。牛頓在一次爭吵中指出胡克行星運動的橢圓方程謬誤叢生，胡克情急之下卻突然萌發(fā)了一個大膽的見解，引力應(yīng)和距離平方成反比。牛頓初聞此言便是一愣，他早年曾有過類似的想法，可是苦無證據(jù)，年日既久，已經(jīng)慢慢淡忘了，現(xiàn)在一經(jīng)胡克提及，登時想到這些行星的運動方程只怕就是突破口所在。

看著胡克一頭霧水的樣子，牛頓肚中暗暗好笑，胡克的數(shù)學(xué)素養(yǎng)比自己畢竟還是差了一大截，他要是稍有頭腦的話，便會想到這方程與引力定律乃有莫大的關(guān)聯(lián)，決不至當(dāng)著自己的面說出來。

牛頓馬上查遍了各種公式，最后目光落到開普勒方程上。開普勒乃是大天文學(xué)家第谷的嫡傳弟子，第谷的最大貢獻(xiàn)便是整理出浩若煙海的行星軌道數(shù)據(jù)，而開普勒也為總結(jié)出三條定律耗盡畢生心血。牛頓運用開普勒方程，很快便完成了推導(dǎo)。

《原理》一書影響之大上至王公貴族，下至販夫走卒都有耳聞，甚至女王陛下也為此召見牛頓，大概是讓牛頓給她講解。這次具體召見的情形史書并為記載，但想必女王對牛頓甚是欽服，自此牛頓也頗得女王的眷顧，走得一路順風(fēng)，不久便升任皇家學(xué)會主席。

牛頓的思想象火炬一般熊熊地燃燒在歐洲的上空，整個物理學(xué)在他的帶動之下走上了全新的道路，在物理學(xué)家的眼中牛頓無異耶穌降世，沒有他的話人們不知還要在黑暗中摸索多少年。

全盛時期的牛頓在物理學(xué)上已經(jīng)沒了敵手，當(dāng)年膽敢與他爭鋒的學(xué)者一個個被他清出場外，皇家學(xué)會已然被他一手遮天，不是牛頓思想的信徒休想踏入一步，甚至在幾百年后這還是選拔會員的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

后世的學(xué)者不免對牛頓的這種霸氣頗有微詞，英國皇家學(xué)會也一度成為最為保守的科研機構(gòu)，但問題在于當(dāng)時牛頓的道路是唯一可行的，所有和他不一致的觀點都是行而不遠(yuǎn)，而那些"盲從"牛頓的信徒們最終將經(jīng)典物理學(xué)推上了輝煌的極點，這其中的是與非可就難說的很了。

至于牛頓對晚年對物理學(xué)的放棄，猶如他在隱居在鄉(xiāng)下的十八個月里一般，令人很是難以理解?？赡芘ｎD已經(jīng)模糊意識到整套看似完美的理論有重大缺陷，那是關(guān)于他的絕對空間和絕對時間的觀念。他自己也無法解釋既然空間時間都是恒久地存在著，那么當(dāng)初又是怎么運動起來的呢？

他只有求助于上帝。

他不僅是天才的物理學(xué)家，也是虔誠的教徒，他在宗教方面可不是象外人所想的那般前衛(wèi)和叛逆，注意這樣一個事實：牛頓一生中的神學(xué)手稿洋洋灑灑統(tǒng)共有幾百萬字，比科學(xué)方面的多出幾倍，他只怕比任何人都熱心考證上帝的存在。

有人說中年以后的牛頓已經(jīng)是江郎才盡，這卻也未必。那時的牛頓固然不象年輕時那般石破天驚，但頭腦之機敏在當(dāng)時仍是不作第二人想。

那是一個昏黃的雨夜，年邁的牛頓從辦公室里疲累地回到家中。此時的他躋身貴族重臣之列，身兼鑄幣大臣和皇家學(xué)會會長兩大要職，工作十分辛苦，但大多已經(jīng)和物理無關(guān)了，尤其是他寵養(yǎng)的貓咪打翻的燭臺將幾十年的手稿燒光之后，牛頓更是意冷心灰，遂全心于官場上的應(yīng)酬。

家中一位朋友恭候已久，他向牛頓遞上了幾張紙片，那是一份來自法國的信箋。著名的數(shù)學(xué)家伯努利提出了著名的最速落線問題，題目看上去很是淺顯，從固定高度下落的小球究竟沿怎樣的曲線軌道滑落到地面上方能使得下落時間最短，孰料此題難度之大居然折服了歐陸的第一等好手，伯努利無奈之下只得出重金懸賞，消息傳到英吉利海峽的對岸，英倫三島的大師們亦是一籌莫展。

此時牛頓已遁入官場多年，但他們還是找到了這位精神領(lǐng)袖。牛頓接過信，戴上老花眼鏡看了看，說道：我盡量試試吧。寒暄幾句之后，訪友告辭下樓。

幾天之后，伯努利突然收到一封沒有署名的信件，他了了瀏覽了一便之后突然大叫了一聲，人們紛紛聞聲趕到，伯努利愣了半晌方才一字一頓的說道："我雖然沒有見到雄師本人，但毫無疑問我看到的是雄師的爪印。"那封信便是牛頓所寫，這篇不長的文章里他又用利劍開辟了數(shù)學(xué)上一個嶄新的領(lǐng)域--變分法，算起來該是牛頓對科學(xué)的最后一個貢獻(xiàn)了。

至于變分的思想在后世的物理學(xué)何等重要，這個只怕牛頓本人也沒有意識到。物理學(xué)發(fā)展到今天，牛頓的光學(xué)的微粒說早在十八世紀(jì)就被支持波動說的泊松等人找出了破綻，絕對空間和絕對時間的理念終于被愛因斯坦的相對論徹底顛覆，萬有引力定律也慢慢的為引力場理論所取代，唯獨他模糊暗示的變分思想一躍成為物理學(xué)的真正根基所在，無論是研究廣袤無垠的宇宙的相對論，還是揭示物質(zhì)最基本結(jié)構(gòu)的夸克的第一得力工具量子場論，他們的基礎(chǔ)都是建立在樸素的變分思想之上的。幾百年前偉大的牛頓，不問物理學(xué)幾十年之久的牛頓，到底在離開人世之前為物理學(xué)埋下了最重的一個伏筆。

晚年的牛頓將睿智無匹的頭腦用在升官進(jìn)爵上，倒也很是了得。這也說明牛頓決非一般人所想的書呆子之流。他為官工于心計，算無遺策，有心和他爭競的人在他手下根本走不了三合，幾十年來內(nèi)閣幾遭更迭，唯他一人穩(wěn)若泰山，屢受女王的封賞。他為鑄幣大臣的時候，以執(zhí)法嚴(yán)酷聞名朝野，一些蟊賊企圖偽造貨幣，他一怒之下將整個地下組織連根拽起，二十多人均處絞刑。

牛頓一直到八十三歲那年才病逝，這對于一個生下來僅幾磅重的早產(chǎn)兒來說也是一個奇跡。他這一生當(dāng)真事事成功，無論作為物理學(xué)家還是數(shù)學(xué)家，神學(xué)家或者煉丹士，皇家學(xué)會會長或者大英帝國的鑄幣大臣，在歷史上都是重重的一筆。

送葬的隊伍極是壯觀，首尾蜿蜒幾里之長，即便親王下葬也鮮有如此的排場。街頭巷尾都是潮水一般的人群，這些年來牛頓盡管深居簡出，但在大英帝國臣民的心目中已然神秘得宛似上帝的代言人，大英王室的成員來了，坎特伯雷大主教來了，內(nèi)閣的各部部長來了，整個歐洲的學(xué)界精英都聚齊了。

盡管牛頓離開物理學(xué)已經(jīng)幾十年之久，但真正發(fā)自內(nèi)心悲痛的還是學(xué)界的人士，上帝的代言人走了馬上可以另找一個，鑄幣大臣去了當(dāng)朝也不乏精明強干的官吏取代，然而作為科學(xué)家的牛頓一死，普天之下，千載以降未必再找得出第二人。

他們中有的人一直因在學(xué)術(shù)上受到牛頓的傾軋而耿耿于懷，有的人不止一次地被牛頓的尖刻言辭所刺傷而記恨終生，然而這一次他們都默默地走在送葬隊伍的當(dāng)中，腳步格外地凝重，人人心中都是一般心思：歷史終將記住的是科學(xué)家的牛頓，而決不是什么鑄幣大臣或神學(xué)家。

牛頓被安葬在威斯敏斯特大教堂的偉人公墓，他的墓碑上刻寫的是如下的文字：

伊薩克·牛頓爵士

靜靜地躺在這里。

他以超人的智慧，

第一個證明了，

行星的運動和形狀，

彗星的軌道和海洋的潮汐。

他孜孜不倦地研究

光線的各種不同的折射角，

顏色產(chǎn)生的種種性質(zhì)。

對于自然，歷史和圣經(jīng)

他是一位勤勉，敏銳而忠實的詮釋者。

他以自己的哲學(xué)證明了上帝的莊嚴(yán)，

并在他舉止中表現(xiàn)了福音的淳樸

讓人類歡呼吧，

曾經(jīng)存在過這樣一位

偉大的人類之光。物理學(xué)的開端

每一個故事都有開頭，我們又從哪里說起呢？

距今兩千多年以前，在歐洲巴爾干半島的南端，美麗的愛琴海沿岸。群居民靜靜聚居在雅典城附近，過著日出而作，日落而息的靜謐生活。

他們的文明按照當(dāng)時標(biāo)準(zhǔn)的評價也許不值一哂，在此多年以前埃及人就建起了宏偉的金字塔，美索不達(dá)米亞平原上縱橫交錯的運河更是惠澤萬代，甚至領(lǐng)邦悍勇善戰(zhàn)的斯巴達(dá)人也遠(yuǎn)瞧他們不起，雅典城里的那些人么，一一聽到戰(zhàn)鼓就后退，一見到血腥就顫抖，他們不過是一群悠閑墮落的商人和懦夫罷了

還有比他們更奇怪的人么，敵人都快兵臨城下了，議會大廳里無聊的公民們還在發(fā)表自己的高見；盛夏劇院里居然數(shù)萬人和舞臺上幾個帶面具的戲子同悲同喜；那里最受尊重的不是滿身創(chuàng)疤的武夫，而是口若懸河的雄辯家，下筆如神的劇作家，和……一些瘋子。

那時侯沒有思想家這個詞語，但整日望著天空發(fā)呆的人不是瘋子嗎，膽敢鼓動年青人否定神靈的人不是瘋子么，只知躲在屋內(nèi)寫畫一些奇怪符號的人不是瘋子嗎，在一起只是大談邏輯之類枉費人神的人不是瘋子嗎，他們中間固然有一些人頗受貴族們的青睞，從而得以開學(xué)授徒，著書立說，但更多的人則喜歡隱逸民間，最極端的干脆流浪街頭，過著最是貧賤的生活。

他們所追求的不是金錢，不是名利，不是宗教上的虔誠，只是一種模糊的理性美。王者的話語是靠不住的，天神的預(yù)言也有不實之處，要想真正弄清楚這個世界究竟是什么樣的，不妨走得遠(yuǎn)一些，再遠(yuǎn)一些，靜靜地坐在橄欖樹下，用一種審慎目光重新將凡間的萬事再掃視一遍，終究會有所得的。

"不懂幾何者嚴(yán)禁入內(nèi)。"這是柏拉圖神學(xué)院，世界上最早意義上的大學(xué)門口的幾個粲然大字，即便是名赫一時的王公貴族走到這里也會赧然避開，可以想象當(dāng)?shù)厍蛏系谝慌乃枷爰覀儗さ綌?shù)學(xué)這樣一件不帶任何主觀色彩的利器時，那是如何的驕傲而自豪呀。

數(shù)學(xué)早在幾千年以前，就被埃及人和巴比倫人用于買賣商品，丈量土地，甚至他們還制定了年歷，繪制了星圖，這些不過是為了實用或宗教，但一到希臘人手中，立時神威盡顯，借助數(shù)學(xué)，他們的目光更加敏銳，理解的事理更加深透，從那時便萌生了真正意義上的物理。

早期的數(shù)學(xué)是和某種神秘主義聯(lián)系在一起的，這里要提到的是畢達(dá)哥拉斯，形式上的演繹推論便是自他開始。他最是鐘愛自然數(shù)，這是他從琴弦上發(fā)現(xiàn)的秘密，僅當(dāng)弦長之比為為簡單的自然數(shù)之比，例如2：1，3：4等才能發(fā)出悅耳的聲音，這大概是歷史上最早用數(shù)學(xué)表述的物理定律了。

畢達(dá)哥拉斯甚至還想更進(jìn)一步，不光琴弦是和諧的，宇宙的萬物都應(yīng)該符合這一至高準(zhǔn)則，雖然最終神秘主義將他推到科學(xué)的對立面上，但這種對自然界美的追尋已經(jīng)為歷代物理學(xué)家終極使命。

另一位大師名叫德謨克里特，是原子論的創(chuàng)始人。很難想象幾千年前就有人敢斷言我們這個世界是由無數(shù)不可分割的，肉眼不可見的粒子組成。他把這些粒子命名為原子，一共有四種，干燥而重的石原子，潮濕而重的水原子，冷而輕的氣原子，熱而易變的火原子，萬物便是這些原子的組合，土壤是水原子和石原子組成的，植物則是土壤中的水原子和石原子與陽光中的火原子結(jié)合成的。

這些觀點以今天的眼光來看未免粗鄙可笑，但在當(dāng)時的條件下有如此見解，也算是很了不起了，何況這確實為后世的物理化學(xué)奠定了基礎(chǔ)。從德謨克里特玄想中的原子論到道爾頓提出真正科學(xué)意義上的分子論，卻也足足過了兩千年。

混沌之中物理學(xué)又向前邁進(jìn)了幾百年，一直到大哲學(xué)家亞里士多德手中才算真正開張了起來。亞里士多德乃是一位興趣極為廣博的哲人，很多學(xué)科都是他給取的名字，包括生物學(xué)，哲學(xué)，邏輯學(xué)，物理學(xué)也是他從希臘文（意為自然）中推演而來的。

但只怕亞里士多德本人對物理學(xué)的最大貢獻(xiàn)也就僅僅是給它取上了一個動聽的名稱而已，他采用的一套說明物理的方法很是符合日常的經(jīng)驗，譬如物體從來都是靜止的，除非你用力推它才開始運動，這些淺陋的觀點在今天即便是剛學(xué)物理的初中生也會直斥其非。然而他最大的錯漏尚不在此，而是把數(shù)學(xué)掘棄到物理學(xué)之外，這可能是所有幻想僅通過哲學(xué)的思辯便能通曉天下事理的思想家的通病。偏偏這種錯漏被人們一繼承便是千年之久，傳到后世的神學(xué)家手中時，所謂物理學(xué)已經(jīng)被歪曲到慘不忍睹的地步。

相形之下真正具有生命力倒是阿基米德的力學(xué)。阿基米德也是古希臘有數(shù)的大科學(xué)家，但他的成名之路與亞里士多德頗有不同。亞里士多德除了自身知識淵博之外，還因他是亞歷山大大帝的老師；阿基米德則憑借保衛(wèi)祖國的大軍事工程師的身份而聲名鵲起。

在他的時代，所謂學(xué)者都是一些行在天上，不食人間煙火的異人，象阿基米德這般既精擅數(shù)學(xué)，又肯腳踏實地地和杠桿，機械之類實物打交道的，卻是少之又少。

物理學(xué)原本就是沿著兩條不同的線路走下去的，其一是獲得對世界的終極解釋，其二是用于濟(jì)世拯民。阿基米德.偏向的是第二條線路，當(dāng)他的邦國錫拉丘茲遭到盛極一時的羅馬帝國的侵襲時便挺身而出。

事實上數(shù)萬的羅馬軍士真正對抗的也只阿基米德一人而已。他利用杠桿原理拋射出的飛彈和巨石將羅馬人砸的頭破血流，在海上他甚至將敵方的艦只用機械手一把抓了起來，另一次則用鏡面會聚了陽光的能量將羅馬人的風(fēng)帆燒為灰燼。

惱羞成怒的羅馬人源源不斷的增兵添將，一番急攻之下終至城破。士兵們怒氣沖沖地沖入城中，找的第一個人便是阿基米德。但他們見到后都不免大失所望，這位傳說中神魔一般的人物居然是一個不起眼的白發(fā)老頭，他靜靜地伏在地上用蘆葦桿畫著一些幾何圖形，對周遭的一切似乎置若罔聞。

有人用腳重重地踩在他的幾何圖形上，阿基米德這才憤怒地昂起頭，厲聲道："你們讓我把這道題算完……"，無情的刀劍已經(jīng)斬落下來。

躺在血泊中輾轉(zhuǎn)呻吟的遠(yuǎn)不止是阿基米德，而是整個希臘文明。希臘文明的衰亡是歷史上最是凝重悲壯的一筆，自此人類又在漫長黑夜中探摸了數(shù)千年，終于再見依稀的燈光。

此后崛起的羅馬帝國，其軍威之勝，地域之廣，那是希臘遠(yuǎn)不能比擬的。羅馬文化也有其獨到之處，但是真正意義上的科學(xué)精神在他們手中已經(jīng)所剩無幾了，及至西羅馬帝國被日爾曼蠻族攻占，整個歐洲更是廢墟一片，連羅馬人自己也只能偏安到小亞細(xì)亞的一隅，希臘文明更是只剩下了神話和碎片，留待后世細(xì)心的人們拾取。大廈落成

"陛下，我們的假設(shè)中沒有上帝！"

--拉普拉斯

1799年的法蘭西，燈碧輝煌的宮廷中，盛裝的拿破侖嘴角掛著微笑，他當(dāng)然有十足的理由值得自豪，不久前的霧月政變中他一躍便攫取了最高權(quán)柄，偌大的法蘭西自此便匍匐在他的腳下。他隨眼一瞥，參加這次盛宴的盡是王公將軍，政府要員，巨董大亨，學(xué)界名流，全法蘭西的精英都匯集于此，便微微點了點頭。

這時一位高個紳士手捧兩卷新書，緩步走到前排，畢恭畢敬地獻(xiàn)給了拿破侖。眾貴賓不免相視狐疑，他們自然都識得這位便是鼎鼎有名的大物理學(xué)家拉普拉斯，他與拿破侖的私人交誼非同泛泛，加之素來威望孚眾，此時已升任內(nèi)政部長。

有人不免暗笑他大不識趣，如此風(fēng)光的場合，人人都是奉上奇珍異寶，這書呆子卻寒磣至此，有人卻深知拉普拉斯此人甚是圓滑世故，自大革命以來無數(shù)的腥風(fēng)血雨傷不了他毫發(fā)，官倒是越做越大，他此般做作自是大有深意。

拿破侖接過贈書，一頁頁地翻了起來，賓客們紛紛放下酒杯，關(guān)注著他的臉色，拉普拉斯則恭順地垂頭立在一邊。突然拿破侖重重一哼，道："拉普拉斯，你新著的這本《天體力學(xué)》口口聲聲說能解決宇宙的一切謎題，可我前后翻了這許多頁，你居然沒有只字提到上帝？！"

周圍的人無不聳動，拉普拉斯卻陡然斂起一貫謙卑的笑容，昂起頭肅然說道："陛下，我的假設(shè)中并不需要上帝！"

縱觀物理學(xué)千年以來的發(fā)展，對物理學(xué)真正最具信心的不是門類空前完善的今天，也不是經(jīng)典物理成熟透頂?shù)氖攀兰o(jì)末，而是拉普拉斯所處的時代。

其時牛頓逝世已近半個世紀(jì)，然而他指引的方向確是絲毫不差，這些年來物理學(xué)取得了空前的發(fā)展，神學(xué)的迷霧一點點的散去，牛頓力學(xué)的威力也一點點的顯出，原先無數(shù)困惑難解的現(xiàn)象無不迎刃而解。如果說還有什么障礙的話，那便是數(shù)學(xué)上遇到了難題。

牛頓力學(xué)的概念固然是清晰明澈，但一遇到受力復(fù)雜的物體便需羅列諸多方程，求解極是困難，而且學(xué)過初等力學(xué)的人便知那套力學(xué)須得對每個物體作圖解的受力分析，縱橫交叉的矢量箭頭更是大添繁亂，究其原因，還是牛頓力學(xué)在在數(shù)學(xué)上挖掘得尚不夠深入。

隨著微積分體系的逐步健全，分析已成為數(shù)學(xué)中新興的第一手段，和代數(shù)，幾何鼎足而立。大物理學(xué)家，數(shù)學(xué)家拉格朗日的《分析力學(xué)》橫空出世，立時彌補了牛頓力學(xué)的缺憾。

拉格朗日是法國18世紀(jì)號稱"三L"的三大科學(xué)家之首，剩下二位便是拉普拉斯和大數(shù)學(xué)家勒讓德。他的父親是一位很富有的商人，在拉格朗日童年的時候就不幸破產(chǎn)。多年之后拉格朗日提及此事的時候仍是大有感觸，自稱那是他一生最幸運的事情，要不然到今天法蘭西只不過會多一個庸碌的商人而已。

《分析力學(xué)》一書著眼于更本質(zhì)的物理量--能量，把虛位移原理，拉格朗日方程，最小作用原理貫穿在一起，利用變分法這一強大的數(shù)學(xué)工具把力學(xué)推向了新的高度。全書以拉丁文寫就，遣詞造句極富風(fēng)度，全無干巴巴的說教，倒似點綴以公式和方程的詩篇。

拉格朗日于此書也極是自負(fù)，在序言中如是寫到："我們自牛頓時代以來力學(xué)的專著層出不窮，但我保證本書的見解是全新的，自此所有和力學(xué)相關(guān)的題目都可以遵循一整套有條不紊的步驟，這一點恐怕會令一些喜歡奇兵制勝的朋友所望，這里沒有一副圖形，也沒有任何幾何上的論證，在我看來，力學(xué)顯然已經(jīng)成了分析的一支。"

分析力學(xué)自是將純數(shù)學(xué)引入物理的一個成功范例，而且解決了很多以前很難求解的問題。機械制造工業(yè)，建筑行業(yè)都在此基礎(chǔ)上大大邁進(jìn)了一步。但后世學(xué)者對分析力學(xué)卻也頗有微詞，它沖淡了物理學(xué)對事物本原的追尋，反而陷入了數(shù)學(xué)上無盡的形式變化，所有力學(xué)家無不以盡善盡美地解出方程為終極目標(biāo)，百多年來力學(xué)再鮮有進(jìn)展，這也是原因之一。

但分析力學(xué)中的變分法卻無論在當(dāng)時，還是后世都是大受推崇。變分法思想乃是起源于亙古以來的一種美學(xué)思想，即事間萬物均是被最簡單，最完美的天然規(guī)律所支配。

十七世紀(jì)大數(shù)學(xué)家費馬在研究光的傳播時提出過一條神秘的費馬原理，不管在什么介質(zhì)中運動，沿真實傳播路徑所需時間是最短的，依照該定理便可導(dǎo)出光的折射定理，這實際上已經(jīng)開了變分法的先河。

牛頓還在世的時候，法國的伯努利曾懸賞解決著名的最速落線問題，題目的原話是這樣的："在垂直平面內(nèi)有任意兩點，一質(zhì)點受地心引力的作用自較高點滑落到較低點，不計摩擦，問沿何種曲線運動時所需時間最短。"寶刀不老的牛頓僅花了一夜時間便找到了解決辦法，而真正把變分法用于力學(xué)中的則是愛爾蘭的大物理學(xué)家，數(shù)學(xué)家哈密頓。

哈密頓自小便受過極好的教育，5歲就開始學(xué)習(xí)各種外語，12歲的時候已經(jīng)掌握了12門歐洲語言，當(dāng)時人人都認(rèn)為他將會成為第一流的語言學(xué)家。孰料13歲那一年他和美國另一位15歲的數(shù)學(xué)天才見面之后發(fā)生了戲劇般的變化，他獲得了那位美國神童不可思議的數(shù)學(xué)天賦，而美國神童最終卻成為一代語言學(xué)大師。

16歲那年哈密頓便指出了拉普拉斯的《天體力學(xué)》一書中的錯誤，令拉普拉斯大為驚嘆。進(jìn)入劍橋三一學(xué)院之后更是才華畢露，二十二歲那年就成為三一學(xué)院的天文學(xué)教授，人們從這位貌不驚人的愛爾蘭人身上依稀看到了牛頓當(dāng)年的風(fēng)采。

力學(xué)在哈密頓手中又一次獲得升華，他的哈密頓原理是力學(xué)中至精至簡的形式，紛繁蕪雜的牛頓方程被簡要地用哈密頓正則方程所代替。

其中的H便是著名的哈密頓量，這在當(dāng)年并未怎么引起十分的注意，直到兩百年后新物理學(xué)的兩大支柱相對論和量子力學(xué)出世之后，牛頓力學(xué)中的很多觀念都被放棄，惟有哈密頓量成為兩大支柱都扣得極緊的物理量，這一方面固然是哈密頓識見遠(yuǎn)卓，另一方面也說明正則方程實是牛頓方程的精髓所在，須知任何新理論都不是空中樓閣，而要向原有的理論借助一些最是根本的思想。

哈密頓不僅是一位物理學(xué)，數(shù)學(xué)大師，其人文素養(yǎng)也是首屈一指。法蘭西文學(xué)院多次征文，此君都是榜上有名。這也與當(dāng)時學(xué)界涉獵廣博的風(fēng)氣相關(guān)，知識分子階層相互交談用法語，立論著書用拉丁語，其時的法國大革命方興未艾，啟蒙風(fēng)氣之勝，思想大家之多相比文藝復(fù)興時代并不遜色，很多人身兼數(shù)學(xué)家，物理學(xué)家，哲學(xué)家于一身，但象哈密頓這般文筆高妙的人倒是不多，如象拉普拉斯一般冠以革命家，社會活動家，政府高級官員的頭銜的任務(wù)更是罕見了。

拉普拉斯出身貧寒，他自小礪志自學(xué)，到二十一歲那年已經(jīng)身手不凡，幾篇涉及到數(shù)學(xué)，物理最新研究領(lǐng)域的論文引起了法蘭西科學(xué)院的重視。但科學(xué)院當(dāng)時守舊勢力極重，象他這般既無背景，又年輕的人是很難進(jìn)入的，拉普拉斯?jié)M懷希望地申請加入，誰知第一年申請科學(xué)院把職位給了比他年長十四歲的范德蒙，第二年又給了比他大十歲的庫辛，他不免大發(fā)牢騷"科學(xué)院寧愿接受一個才能遠(yuǎn)遜于我的人！"，心灰氣沮之余便到一所軍事院校教書，這卻成為他一生的轉(zhuǎn)折點，因為在那里他遇上了其時尚為一炮兵學(xué)員的拿破侖。

不過若說拉普拉斯的成名全拜拿破侖所賜卻也太過冤枉了他。當(dāng)拉普拉斯經(jīng)過一番努力終于躋身法蘭西科學(xué)院時，立刻顯出了他的實力。拉普拉斯研究領(lǐng)域之廣，論文數(shù)量之多，質(zhì)量之高在全法國再無人能出其右，即便已經(jīng)逝世的拉格朗日也是頗為不及，憑借如此輝煌的業(yè)績很快便登上了院長的寶座。

拉普拉斯涉獵到分析力學(xué)，差分方法，偏微分的解法，概率論和人口論，熱學(xué)和聲學(xué)的諸多方向，但他最顯著的成績就是把物理學(xué)引入到天文學(xué)中。他最早根據(jù)牛頓力學(xué)的萬有引力建立起攝動理論，并討論了三體問題解的存在。

所謂三體問題就是空間三個物體在萬有引力作用下的運動方程，這類看似淺顯的問題真正解決起來卻極是困難，拉普拉斯憑借深厚的數(shù)學(xué)功底，找到了一個特解，大約一百年后另一位數(shù)學(xué)物理大師彭加勒專門研究了多體問題（三個物體以上），他發(fā)現(xiàn)若是任有一個物體的坐標(biāo)稍加變動，整個系統(tǒng)的運行軌道就變得全然不可捉摸，順著這條線索走下去便有了今天盛極一時的混沌現(xiàn)象及非線形科學(xué)。

天體力學(xué)這個名詞便是拉普拉斯最先提出來的，在他嚴(yán)密的推導(dǎo)之下所有的天體，諸如行星，月亮，彗星，木星、土星、天王星各衛(wèi)星的軌道都是一目了然，甚至拉普拉斯開始了筆下推算未知天體的嘗試。

一些行星的軌道和計算的軌道有所偏離，學(xué)者們首先想到的不是方程出了毛病，而一定是軌道外圍還有一顆未被發(fā)現(xiàn)的行星在作祟，這也可見此時人們對牛頓力學(xué)的倚信程度已經(jīng)到了無以復(fù)加的地步。尤其是1846年英國的亞當(dāng)斯和法國的勒威耶同時發(fā)現(xiàn)的海王星更是有筆尖上的行星的美譽，牛頓力學(xué)再次顯示出無堅不摧的威力。

如果說上個世紀(jì)物理學(xué)家還在為上帝的問題和神學(xué)家據(jù)理力爭的話，到十九世紀(jì)則根本是不屑一顧，上帝的存在大可不必理會，世上還有什么問題解決不了的呢。漫漫長夜中偉人牛頓已經(jīng)升起了明燈，沿著他指引的方向，我們自己在頭腦里便可給出合乎理性的答案。大哲人伏爾泰的呼聲道出了眾人的心底話："如果沒有上帝，我們便造一個出來！"

拉普拉斯雖然在官場上碌碌畏縮，明哲保身，但一談及物理學(xué)這一股自豪感卻油然而生，即便面對威嚴(yán)的皇帝也是豪情不減。拉普拉斯的說法是只要能給我宇宙誕生初期的條件和邊界的條件，叫上加上足夠的數(shù)學(xué)知識，我甚至能計算出整個宇宙的演化歷程，不管是過去，現(xiàn)在還是將來。

此言已頗顯狂態(tài)，阿基米德也曾吹噓若給他一個支點便能撬起整個地球，也不過是極言杠桿作用之大，誰也不會挺身一試，但拉普拉斯的狂言卻贏得一片轟然叫好之聲，有些持重之士縱使嘴上不說，心里也是暗暗稱道，人人心中都是一般想法：縱使我們這一代人未必能夠，后世的物理學(xué)家們的日子也大是輕松，甚至不須出什么才能特異之士，只要數(shù)學(xué)工具一朝改進(jìn)，順著牛頓的路走下去便終可修成正果，所需的不過是時間和經(jīng)驗而已。

今天的物理學(xué)家回想起來，拉普拉斯的言語雖然極是鼓動人心，卻也太過狂妄，此后的兩百年間數(shù)學(xué)固然沒取得想象中的進(jìn)展，牛頓力學(xué)卻終究發(fā)現(xiàn)了不實之處，而且即便我們的計算能力空前強大，也不能預(yù)言出宇宙的每一個細(xì)節(jié)，這些都是二十世紀(jì)的量子力學(xué)出世之后人們才慢慢領(lǐng)悟到的，拉普拉斯縱使是牛頓再世，也決計想象不出后來居然還有如此驚人的波折。

熱學(xué)的發(fā)展包括熱力學(xué)和統(tǒng)計物理兩部分，它一開始雖然不象力學(xué)一般從數(shù)學(xué)中演繹出一套完美嚴(yán)格的體系，但于生產(chǎn)發(fā)展，社會進(jìn)步卻起過重要的作用，從第一次科技革命的代表--蒸汽機便可見一斑。

早在1695年法國人丹尼斯?巴本就制造出世界上第一臺活塞似蒸汽機，他的設(shè)計思想很是新穎，汽缸中加熱產(chǎn)生蒸汽，推動活塞上升到頂端，然后汽缸降溫，活塞又被推回，于是裝置就運轉(zhuǎn)起來。

此后的蒸汽機種類繁多，但究其原理也與此類似。作出重大改進(jìn)的是英國的瓦特，他于1782年制出單動式蒸汽機，并隨后改進(jìn)為雙沖程式，蒸汽機的效率大大提高，并被廣泛運用于各行各業(yè)，從此瓦特的名字就和蒸汽機緊緊聯(lián)在一起。

瓦特，巴本等人都是第一等的大發(fā)明家，工程師，卻都算不上是物理學(xué)家。熱學(xué)建立之初便和工程運用方面聯(lián)系得極緊，這固與熱學(xué)中不需要力學(xué)那般復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具有關(guān)，但研究熱學(xué)的物理學(xué)家們大多重視實驗現(xiàn)象，忽視哲學(xué)的思辯也是一大失策，譬如荒謬的熱質(zhì)說就作為熱學(xué)的根本前后統(tǒng)治達(dá)兩百年之久便是明證。至于在如此脆弱的根基上居然演繹出很多成功的熱學(xué)定理，甚至總結(jié)出震爍古今的第一哲學(xué)思想--能量守恒定律，卻當(dāng)真匪夷所思。

整個熱力學(xué)是建立在三大定律的基礎(chǔ)之上的，如同牛頓三定律是牛頓力學(xué)的核心一般。第一定律就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律，這不僅限于熱學(xué)領(lǐng)域，而是貫穿于整個物理學(xué)中。最早用實驗證明熱學(xué)中的熱量和力學(xué)中的功等效的是英國物理學(xué)家焦耳。

焦耳出生于曼徹斯特，原本是位釀酒師，后來在著名化學(xué)家道爾頓的引導(dǎo)下走上了科學(xué)的道路。他在實驗方面頗有天賦，幾乎是一點便會，一會便精，二十出頭就在電學(xué)中觀察到電流產(chǎn)生的熱量和電流強度的平方、電阻成正比的焦耳定律而揚名一時，然而自此這位年青人就沉寂下去，因為他花了足足三十年的工夫才測定熱功當(dāng)量的數(shù)值，奠定了能量守恒的基礎(chǔ)。

能量守恒定律意義的重要性在當(dāng)時而言，其哲學(xué)上的意義遠(yuǎn)較物理為勝。哲學(xué)家盡可以歡天喜地地拿去引證自然界事物的運動形式總是不斷轉(zhuǎn)化的觀點，而物理學(xué)家只不過簡化了一些復(fù)雜問題的求解過程。

真正令人大開眼界的是二十世紀(jì)的相對論誕生之后，愛因斯坦著名的質(zhì)能方程顯示出質(zhì)量和能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系，原來各自獨立的能量守恒和質(zhì)量守恒也合二為一。此后數(shù)學(xué)中的群論引入物理學(xué)之后，尋找守恒定律便成了第一要務(wù)，今后物理學(xué)還會有什么進(jìn)展，很大程度上取決于是否能找到類似能量，動量之類的守恒量。

熱力學(xué)第一定律無情的擊碎了"永動機"的夢想。人類自古以來就渴望制出一種不需要額外提供能量又能永遠(yuǎn)轉(zhuǎn)動下去的機器，但一直也未成功，反倒弄出了無數(shù)鬧劇。

最有名的是歐洲的一個人號稱制出了永動機，其裝置并不復(fù)雜，不過是一個輪軸上懸掛了幾個金屬球，偏偏這個輪軸當(dāng)真一轉(zhuǎn)起來就不休不停，而且每轉(zhuǎn)一圈還可以從井中提出一小桶水來。稍具物理知識的人便可知此事絕不可能，但也一時看不出其作弊的手段。這個人口才了得，在他的鼓動之下，居然帶著永動機游歷整個歐洲，每到一國還受到王室的接見，甚至還曾取得專利。后來他的仆人間拌嘴才泄露了天機，原來永動機的下面有個暗箱，只須有人藏匿其中轉(zhuǎn)動發(fā)條即可。

第一定律明確指出了能量是不能憑空產(chǎn)生的，但有些才智之士又突發(fā)奇想，第一定律不是指出能量和熱量可以相互轉(zhuǎn)換么，那好，我們可以從一個高溫物體不斷吸收出熱量并轉(zhuǎn)換成機械能做功，這不也是一種永動機么，何況于第一定律并不矛盾呀。

其實當(dāng)蒸汽機不斷完善的時候人們就發(fā)現(xiàn)出這一個問題，無論怎么潤滑機件，減小摩擦，蒸汽機的效率提高到一定值之后就怎么也上不去了，換句話說高溫物體釋放的熱量絕對不能完全轉(zhuǎn)化成機械能，這倒不能簡單地推諉于摩擦，即便是摩擦力為零的情況也是如此，解決這個問題就需要用到熱力學(xué)第二定律。

著名的物理學(xué)家克勞修斯提出的第二定理的表述是：不可能從單一物體吸收熱量并把熱量完全轉(zhuǎn)化為機械能，另一位物理學(xué)家開爾聞勛爵的說法更是簡單明了：不能把熱量從低溫物體逆?zhèn)鞯礁邷匚矬w，后來證明這兩種說法都是等同的。

隨后克勞修斯便引入了熵的概念，從而第二定律又獲得了第三種解釋：熵增加原理，即在封閉的外部熱量無法傳入的情況下，體系的熵值只會朝增加的方向移動。

所謂熵值乃是表現(xiàn)體系的無序程度的物理量，熵值越大，體系便越是混亂離散。熵這個詞在當(dāng)今除了物理和化學(xué)等寥寥學(xué)科之外，很少再有人提及了，但在19世紀(jì)的歐洲的上層社會的交談中，你若不裝腔作勢地拼出這個字音來會被人視為鄙陋的。

起因還在克勞修斯，他得出熵增加的結(jié)論之后馬上就推廣到宇宙空間，整個宇宙不也可視為一個封閉系統(tǒng)么，那么宇宙的前景是可想而知的，熵值無限增加，最后到一個極大值，此后宇宙各處的溫度都等同了起來，便處于一種永恒的死寂狀態(tài)。他寫下這篇論文時的筆調(diào)很是憂郁，似乎宇宙的末日并不為遠(yuǎn)。

克勞修斯的文章震動了整個社會，當(dāng)時西方各國的社會正處于上升的黃金階段，機械大工業(yè)已初見端倪，粗大的煙囪林立城市，滿載的航船游曳大洋，老百姓的生活日益富足，人人都正在想如何把此等天堂一般的日子承繼下去，孰料一盆冷水突然迎面潑來。

末世的到來圣經(jīng)里不是沒有，那也只是觸怒上帝的報復(fù)，再說那時人們已大多傾信于科學(xué)，于天主的警告未必放在心上，然而正是科學(xué)家作出這等慘淡的預(yù)言，不由得不信，一般小民未必會在意這世界的結(jié)局如何，但哲學(xué)家們卻非要爭出個是非不可，受其影響，那個時期的文學(xué)也是悲觀主義盛行一時，無病呻吟的詩歌也處處可見，神學(xué)家又得意地站了出來"如何，末日終有到來之日，這可是上帝的懲罰，還不投入天主的懷抱，請求寬恕？"

實際上宇宙的熱寂說本不足為信，第二定律簡單地推廣到整個宇宙空間未必適用，何況我們還無法說出宇宙的邊界究竟是怎樣的情況。至于那些耗散到太空去的熱究竟到哪里去了，究竟又是怎樣集結(jié)起來的，這期間牽涉到怎樣的能量轉(zhuǎn)化過程，當(dāng)時的人們只能含混其詞"上帝自有他的道理"。這須得到二十世紀(jì)的新宇宙學(xué)發(fā)展之后，才能給出答案。

熱力學(xué)第三定理最簡單的表述是：絕對零度可以無限接近，但永遠(yuǎn)都不能真正達(dá)到。我們知道，物理學(xué)家開爾文曾經(jīng)制定過一套熱力學(xué)溫標(biāo)，與攝氏溫標(biāo)和華氏溫標(biāo)不同的是，它規(guī)定的世界上的最低溫度是絕對零度，換順換算成攝氏溫度是-273.16度。

第三定律是在對低溫進(jìn)行時由德國的物理化學(xué)家能斯脫提出的，沿著這條路走下去到二十世紀(jì)低溫物理學(xué)便發(fā)展成物理學(xué)中門類最是龐大的一支--凝聚態(tài)物理，八十年代紅極一時的超導(dǎo)也是系出此門。

熱學(xué)的另一支統(tǒng)計力學(xué)走的與熱力學(xué)全然不是一條路，它是建立在分子運動論和數(shù)學(xué)上一大分支概率論基礎(chǔ)之上的。

分子學(xué)說自從古希臘的德謨克里特以來沉寂了千年之久，直到近世才被大化學(xué)家道爾頓從故紙堆中翻了出來，而概率論來歷更是古怪，最初居然是大數(shù)學(xué)家傅立葉從賭場中獲得的靈感。這樣的兩種理論結(jié)合在一起，又沒有很強的實驗來支撐，人們原來是不抱什么希望的。孰料天下盡多蹊蹺之事，統(tǒng)計力學(xué)輕易就推導(dǎo)出熱力學(xué)三大定律，而且前提只有一條：承認(rèn)每個分子在各種不同的物理狀態(tài)中是等幾率分布的。

這樣一來熱力學(xué)給出的是宏觀上的現(xiàn)象，統(tǒng)計力學(xué)解釋的是微觀上的機理，二者實是殊途同歸。其實統(tǒng)計力學(xué)最大的意義并不在于把熱學(xué)重新解釋了一遍，而是第一次把概率論的觀點引入了物理學(xué)中，這在二十世紀(jì)物理學(xué)的革命中起了極端重要的作用，到今天每個物理學(xué)家都能真切地認(rèn)識到：我們這個世界是建立在概率基礎(chǔ)上的。

電磁學(xué)是整個經(jīng)典物理學(xué)輝煌到頂點的標(biāo)志。早在古希臘時代人們認(rèn)識到琥珀帶電和磁石吸引鐵釘?shù)默F(xiàn)象，但也僅僅到兩百年以前才突然發(fā)現(xiàn)電和磁是如何緊密地聯(lián)在一起的。

最早能把琥珀帶電和天上的閃電想象成是一種物質(zhì)的是美國人富蘭克林，這在當(dāng)時也算是了不起的創(chuàng)見。自古以來人們就對電閃雷鳴抱有恐懼的心理，牛頓力學(xué)雖然解釋了很多現(xiàn)象，但對此卻無能為力，因為這其中涉及到的不是引力的作用，而是另一種尚未知曉的力--電磁力。

富蘭克林也是偶然注意到這一現(xiàn)象的，那一次在家中用一個存貯電荷的萊頓瓶做實驗，一不小心萊頓瓶漏電，當(dāng)場將他身旁的夫人擊暈了過去，這只怕是歷史上第一次人造電荷發(fā)生的事故。富蘭克林趕忙將妻子扶起，心中卻想，妻子倒地時渾身抽搐發(fā)青，倒似被雷電擊中的一般，只怕雷電多少和這萊頓瓶中的電荷有關(guān)。

這富蘭克林也是膽氣豪壯之士，他專門找準(zhǔn)了雷雨天放起風(fēng)箏，金屬絲線搭落下來，火光四溢，旁人見了無不駭然失色，他卻一邊拽著風(fēng)箏疾跑一邊哈哈大笑，"我找到雷電的成因了！"

當(dāng)時研究電流的強度實在沒有什么好的儀器，富蘭克林干脆就把電流通到自己身上，如此強度就分成了三六九等，無感覺，麻木，抽搐，昏厥，再以上就覺察不到了，幾次富蘭克林都險被擊斃。物理學(xué)家大都極富獻(xiàn)身精神，但象他這般涉身犯險，視生命直同兒戲的倒也沒幾個，也正是在這些跡近拼命的實驗下，電學(xué)的第一批數(shù)據(jù)建立起來了。

第一個認(rèn)識到電荷平方反比律的是應(yīng)該算是英國的大物理學(xué)家卡文迪許。他出身貴族豪門，照例卡文迪許這等身份的人或者出入官場，揚威域內(nèi)，或者放浪形骸，寄情聲色犬馬之中，可是他生性古僻，平時連生人都不愿見到一個，生平最喜好的事情便是在家里作各種希奇古怪的實驗。

卡文迪許是第一等的大物理學(xué)家，實驗作得固然是精度極高，理論上的功底也是不弱，他在翻讀牛頓的《原理》一書時看到牛頓的一個證明，一個小球懸吊在另一個空心球體之內(nèi)，受到的引力為零，這完全是因為萬有引力與距離平方成反比之故。卡文迪許看到這里，突然想到萊頓瓶的電荷可是只分布在表面，內(nèi)部可是一點兒也沒有，莫非電荷的作用力和引力作用全然相同，都是遵守平方反比的規(guī)律，這也未免太過巧合了吧？

此等聯(lián)想乃是物理學(xué)中最是寶貴的直覺,在實驗室中不分晝夜的埋頭實驗故是不易，嘔心瀝血地推導(dǎo)出復(fù)雜的公式也屬難得，但終究是及不上這電花火石般的一剎那，自牛頓的萬有引力發(fā)現(xiàn)以來最重要的一個猜想便這般誕生了。

當(dāng)時的實驗條件很是簡陋，但卡文迪許經(jīng)過極細(xì)心的檢驗和論證，指出電荷間作用力的形式如同：，其中n在之間，這是第一等的發(fā)現(xiàn)，但卡文迪許生性內(nèi)向，所有的手稿都鎖在柜中了事，根本無意發(fā)表。一直到1785年，法國物理學(xué)家?guī)靵鲈O(shè)計出扭稱實驗，驗證了平方反比率，轟動了整個歐洲，但其精度尚還不及卡文迪許。

卡文迪許終身未婚，只有他侄子繼承了一大筆財產(chǎn)和一大柜手稿。他一生除了購置實驗儀器之外花費著實寥寥，他的侄子畢竟最通他心意，將此筆錢捐給劍橋大學(xué)彼得豪斯學(xué)院實驗室，這個實驗室就是后來名聞天下的卡文迪許實驗室，人類在那里第一次揭開原子的秘密，前后在那里培養(yǎng)出諾貝爾獎金獲得者共計二十六人。

不過卡文迪許的侄子本人不通物理，倒拿那一大堆手稿沒有辦法，直到他本人也逝世之后，手稿才流落出來，后世的物理學(xué)家讀到之后才對卡文迪許的曠世才學(xué)又驚又佩。是他最早精確測定了萬有引力的常數(shù)，是他最早提出了電荷間的作用力和距離平方成反比，是他在法拉第之先用實驗演示了電容器的電容和填充的物質(zhì)相關(guān)，早在歐姆定律公開發(fā)表的三十年前他就發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)體兩端的電勢和流過的電流成正比。在化學(xué)上他甚至享有"化學(xué)家中的牛頓"的美譽，是他最早提出水是由氫氧兩種元素組成的。

更讓人不可思議的是所有這一切全部都是他一人完成的，連一個助手都沒有，更別提創(chuàng)立什么學(xué)派了，他從來不與其他科學(xué)家交往，但英國科學(xué)界對他的尊敬是牛頓之后無人可比的。

庫侖定理提出之后，靜電學(xué)又進(jìn)入了一個嶄新的階段，一些第一流的大數(shù)學(xué)家參加了進(jìn)來，其中便有高斯，格林，泊松等人。泊松是拉格朗日的得意高徒，他最先把數(shù)學(xué)中一整套分析的辦法引入到電磁學(xué)中來，高斯則把單電荷的庫侖定理擴(kuò)展到連續(xù)場中，格林則第一次引入了電勢的概念。

靜電學(xué)已經(jīng)發(fā)展得很是成熟，與此平行的磁學(xué)也找到了類似的平方反比的作用力，但究竟電和磁之間究竟有什么牽連幾十年來都不甚明了。一直到電池問世，人們可以獲得穩(wěn)恒的電流時，這個謎底才在1820年被丹麥物理學(xué)家奧斯特揭開。奧斯特也是偶然發(fā)現(xiàn)通以電流的導(dǎo)線邊上的磁針奇跡般地發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)即轟動一時，當(dāng)年的著名科學(xué)刊物《化學(xué)和物理學(xué)年鑒》破例將他的論文全文刊載，附的編者按也頗耐人尋味："讀者們一定都知道，本刊從不輕易支持宣稱有驚人發(fā)現(xiàn)的報告，至今我們?nèi)砸阅軋猿诌@一方針而自詡，然而奧斯特先生的文章顯然是個例外，他的結(jié)果看起來無論怎么光怪陸離，但每一個數(shù)據(jù)都是準(zhǔn)確無誤的，誰也找不到絲毫漏洞。"

奧斯特的論文很快被譯成法文，英文和德文傳便了整個歐洲，另一位大物理學(xué)家安培接到消息之后大吃一驚，頭腦中冒出的第一個想法便是磁體和磁體之間有相互作用，電流和磁體之間也有相互作用，如此說來電流和電流之間也應(yīng)該有相互作用的呀。電池發(fā)明并使用的那么長時間，奧斯特效應(yīng)擺在眼邊都被漠視至此，已經(jīng)是說不過去了，電流之間的相互作用要是還找不到，豈不令我輩汗顏？

他馬上付諸實驗，并于1820年9月18日找到了實驗證據(jù)，并向法國科學(xué)院作了匯報，并給出了著名的安培定律的表達(dá)式，而這僅僅是在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的第七天，電磁學(xué)的在一個星期的時間里進(jìn)境之快，當(dāng)真令人瞠目結(jié)舌。

物理學(xué)家們各個都在暗悔自己的粗心大意，下一個目標(biāo)卻是再也不能放過了，電流可以產(chǎn)生磁，那么磁怎樣才能產(chǎn)生電呢？但這個問題一擱置又是十年，直到英國的大物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。

法拉第的崛起才真正算得上是一個奇跡。這位從小生長在倫敦郊外貧民窟里的孩子，一生所受到的正規(guī)教育不過才兩年。連他自己都認(rèn)為一生的最大出息也不過是一個出色的手藝工人而已，可是當(dāng)時萬業(yè)蕭條，連靠手藝吃飯都成夢想，不得已法拉第浪跡倫敦，什么樣的粗活重活都干過，包括打鐵，喂馬，送報，烤面包等等，最后的一份工作總算是固定下來了，幫人裝訂書報。

可是法拉第也算是不世奇才，那個印刷廠出版的多是科技圖書，他在裝訂的間隙閑極無聊，干脆讀一些裝訂的書頁為樂，開始他連字都認(rèn)不全，但后來居然對其中的電和磁之類的東西大感興趣。下工之后，他經(jīng)常在工友中宣講自己對電磁學(xué)的理解，人人都聽得昏昏欲睡，唯獨他意興盎然，最后一位老工人勸他道："你和我們這些粗人有什么可說的呢，應(yīng)該去找那些吃白面包的人呀。"

那些吃白面包的人都是上層人士，自己奈何能見到他們？再三思量之下，法拉第決定把自己的一些見解寫信寄給當(dāng)時皇家學(xué)會會員戴維先生。戴維乃是英國當(dāng)時首屈一指的大化學(xué)家，28歲那年便自創(chuàng)電化學(xué)一門學(xué)科，并發(fā)現(xiàn)了鈉，鉀等諸多金屬元素，當(dāng)時英法兩國打得天昏地暗，拿破侖還是力排眾議，授予他皇家勛章。法拉第對他景仰已久，經(jīng)常曠工跑去聽他做的報告。

法拉第本沒抱多大希望，誰知不久竟然受到了戴維的親筆回信。原來戴維看到法拉第的信后，心想此人的見解倒也頗具靈性，看來也是一位可造之才，一見面之后卻不免微微皺頭，來者衣衫不整，肢手粗大，全無想象中儒雅的紳士風(fēng)范，稍詢片刻，便知法拉第根本沒受什么教育，業(yè)余自學(xué)的東西倒是不少，但都雜而未純，不成章法，尤其數(shù)學(xué)知識幾乎是零。

但戴維心腸甚軟，不忍拂他一片熱忱求學(xué)之意，又見他反應(yīng)靈敏，手腳麻利，便接納他為自己的助手。自此法拉第一步登天，步入了科學(xué)的殿堂。

法拉第得知奧斯特和安培的進(jìn)展之后，就把目標(biāo)鎖定在磁如何生電的問題上。十年之間他不知做了多少實驗，跟著戴維拜會了多少名家，都沒有取得絲毫進(jìn)展，但法拉第卻并不氣餒。

最后一次他選定的方案是把磁鐵插入繞制的線圈之中，然后觀察電流計中的計數(shù)。當(dāng)時的儀器很是龐大，每次法拉第把磁鐵插入線圈之后，都須得跑到另外一個放電流計的屋子去讀數(shù)，結(jié)果每每都失望而回。

突然法拉第靈感忽現(xiàn)，莫不是在磁棒插入的一瞬間才有電流產(chǎn)生？他向來心思極是周全，但于這一節(jié)卻倒是從未想過，心念一動，叫來同事幫忙，在另一個房間里他果然看到了指針的偏轉(zhuǎn)，登時目瞪口呆，興奮得連歡呼都忘了。

電磁感應(yīng)定律發(fā)現(xiàn)又一次轟動了歐洲，法拉第也一朝成名。但法拉第在科學(xué)上的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，他師從戴維，在電化學(xué)領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了電解第一，第二定律。在實驗方面19世紀(jì)的物理學(xué)家中卻沒有一個及得上他，是法拉第首先證實了電荷守恒，研究了光的偏振面在強磁場中的旋轉(zhuǎn)，揭示了抗磁性和順磁性，在化學(xué)上也是碩果累累，他制造出包括苯，丁烯在內(nèi)無數(shù)的有機物，成功地液化了二氧化碳，氯氣，二氧化硫等氣體，接連不斷地創(chuàng)出新的低溫記錄。

但所有這一切比起他提出的場的觀念，都不免黯然失色了。法拉第的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不好，這是不爭的事實。當(dāng)時的物理學(xué)家各個都擅長用復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式來表達(dá)物理思想，法拉第就經(jīng)常合不上拍，但他也有自己的一套辦法，用圖解的方法表示出電磁場的分布。法拉第稱之為力線，并在講演中經(jīng)常使用，開始大家都不免竊竊私笑，但沒有人料到，這些力線實在是牛頓時代以來物理基礎(chǔ)理論的一次最重要的變革。

在此以前人們的潛意識中都持有的是超距作用的觀點，即物質(zhì)之間相互作用的傳遞根本是不需要時間的，力本身就是物質(zhì)的屬性，至于它怎樣產(chǎn)生是無法說明的。

這本來是牛頓的一家之言，只是牛頓威名過勝，后來人們一直便當(dāng)天經(jīng)地義一般。而法拉第畫出的力線則隱然包含了物質(zhì)之間的作用力乃是通過場來傳播的，場雖然看不見，摸不著，但卻實實在在的是一種物質(zhì)，這不但為邁克斯韋的電磁場理論奠定了基礎(chǔ)，而且對整個二十世紀(jì)的物理學(xué)影響極深。

法拉第曾著有《電學(xué)的實驗研究》一書，由于書中公式寥寥，在當(dāng)時抱有數(shù)學(xué)至上觀點的物理學(xué)界中反應(yīng)平平，但法拉第畢生的思想精髓匯聚于內(nèi)，后世得益于此書的有兩個大大有名的人物，其一便是大發(fā)明家愛迪生，他年青時在波士頓的舊書攤上買得一本，雖然頁數(shù)不全，卻也是收益匪淺。晚年的愛迪生腰纏萬貫，回憶起來仍認(rèn)為當(dāng)年買下法拉第的書實是一生中最得意的一筆投資。

另一個人便是曠世奇才邁克斯韋，電磁學(xué)在他手中才到了旁人想也不敢想的至高境界，以他的姓命名的邁克斯韋方程組更是十九世紀(jì)物理學(xué)的一株奇葩，千載之后的人們憶及公元1864年，首先想到的只怕不是轟動一時的美國南北戰(zhàn)爭，而是那幾個樸素的方程。

邁克斯韋出生于蘇格蘭的愛丁堡，自小沉默寡言，喜好的僅是數(shù)學(xué)和英文詩歌，同學(xué)們都送給他一個外號"傻子"，但稍有眼光的老師都清楚這個孩子在數(shù)學(xué)上的前途不可限量。

果然在16歲的時候邁克斯韋就寫下了兩篇論文《關(guān)于旋輪線的理論》和《論彈性的平衡》，居然獲得了在皇家學(xué)院會議上宣讀的資格，但會議真正開始的時候卻是由人代讀的，他還不過是個穿夾克衫的孩子而已，實在上不得臺面。

邁克斯韋在19歲那年進(jìn)入劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)，他的興趣極為廣泛，數(shù)學(xué)，物理，化學(xué)，哲學(xué)方面的課都去聽，不過他最喜歡的還是數(shù)學(xué)。一次著名的大數(shù)學(xué)家霍普金斯到圖書館去借一本數(shù)學(xué)著作，管理員告訴他已經(jīng)被一個叫邁克斯韋的學(xué)生借走了，霍普金斯心中暗暗稱奇，這本書艱難晦澀，全劍橋的數(shù)學(xué)教授也未必有幾人能看得懂，而一個學(xué)生竟能聰明至此？

自此邁克斯韋師從霍普金斯，水平又升上了一個臺階。數(shù)學(xué)自古希臘以來一直分為兩派，一派以畢達(dá)哥拉斯為鼻祖，崇尚抽象數(shù)學(xué)，并把數(shù)學(xué)看成純粹的符號，另一派由法國的笛卡兒，英國的牛頓等人繼承了下來，他們強調(diào)的是數(shù)學(xué)的應(yīng)用性，尤其在物理學(xué)中更是一件犀利的銳器。很多大數(shù)學(xué)家，例如高斯，歐拉等人都是身兼兩派之長，在純數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)中都有過光輝的貢獻(xiàn)。

而邁克斯韋在老師影響之下，走的是應(yīng)用數(shù)學(xué)的路子，這是他一生中最正確的選擇，因為他有著比一般數(shù)學(xué)家強的多的物理直感。自古而來，數(shù)學(xué)家從事物理的鮮有大家，可見兩門學(xué)科的思考方式原本大大的不同，物理學(xué)家固罕見嚴(yán)密得無以復(fù)加的推理本事，數(shù)學(xué)家也缺少簡潔明快地直覺思維，但一朝突破這一障礙，那便是了不起的大師級人物，邁克斯韋便是一例。

邁克斯韋一生中的另一大幸事便是見到了法拉第，他們二人雖都是第一等的物理學(xué)大師，但各方面相差仍是極遠(yuǎn)：法拉第自學(xué)成材，邁克斯韋則畢業(yè)于最負(fù)名望的劍橋大學(xué)，又受業(yè)于霍普金斯這等大行家，法拉第的實驗手段極是高妙，物理直覺更是勝人一籌，而邁克斯韋的數(shù)學(xué)功底在當(dāng)時也不做第二人想。而且這二人的年歲相差足足四十歲，可他們一見面便似多年的老朋友一般，當(dāng)真是無話不談。

法拉第雖然威名遠(yuǎn)播，但他的電磁理論很少有人問津，說起來法拉第既然發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，又別出心裁地引入了場的概念，離電磁場方程的建立也就一步之遙，卻偏就力不從心，想必是數(shù)學(xué)功基太也不牢的緣故。邁克斯韋則剛好在這一節(jié)上拿穩(wěn)了法拉第的接力棒。

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麥克斯韋的這幾個方程貌似拙樸，卻是整個電磁學(xué)的精華所在，當(dāng)時無論哪一個物理學(xué)家看了都不免意動心折。須知電磁學(xué)發(fā)展到此也有百多年歷史了，公式堆積得已經(jīng)到了駭人聽聞的地步，然而無論是怎樣眼花繚亂的公式，卻都可由這幾個方程一推便得。而且邁克斯韋在這些方程中從數(shù)學(xué)家的美感出發(fā)，引入了位移電流的概念，這一手堪稱絕妙，一代大師風(fēng)范隱然已現(xiàn)。

后來英國的亥維賽等人將其改寫為現(xiàn)在常用的標(biāo)準(zhǔn)形式，

在此形式之下邁克斯韋方程形式更顯簡潔，如果到類似于電荷的磁荷，方程將會更加完美，在二十世紀(jì)為磁荷的尋找也曾激起過軒然大波。

但這組方程中蘊涵的更深層次的道理只怕連邁克斯韋本人也未意識到。原來這種更完美的對稱竟是以破壞了迦利略變換為代價的，而整個牛頓力學(xué)的根基便建立在迦利略變換之上。

要么牛頓力學(xué)被修正，要么邁克斯韋方程被推翻，此外沒有第三條路。能警醒地看到這一點的人那自然更是了不起，他便是愛因斯坦，迄今為止真正能和牛頓比肩的巨人。他基于美學(xué)的觀點，肯定了邁克斯韋方程的同時動搖了牛頓力學(xué)的根基，并終于創(chuàng)造出震古爍今的相對論，這些都是二十世紀(jì)以后的事情了。

邁克斯韋根據(jù)他的方程作出最重要的預(yù)言便是電磁波,這在人類歷史上是個了不起的里程碑，此后電報，廣播，電視，雷達(dá)等等才成為可能。但當(dāng)時所有人都在嘲笑邁克斯韋那懸乎其旋的所謂電磁波，從沒有人在實驗上找到它，甚至從從沒有人想到過做相關(guān)的實驗，數(shù)學(xué)家筆下花哨的東西多半作不得準(zhǔn)的。

邁克斯韋本人也是心灰氣沮之致，他原先興致勃勃開授的電磁波理論的課，只有兩個人堅持聽到最后。他身體原本羸弱，推導(dǎo)邁克斯韋方程那等艱辛的工作更是耗盡了畢生的心血，在四十八歲便英年早逝，葬在一處不知名的墓地上。

他逝世七年之后德國人赫茲驗證了電磁波的存在，人們突然才想起這位"牛頓之后最杰出的數(shù)學(xué)物理學(xué)家"邁克斯韋的功績來，鋪天蓋地的榮譽呼嘯而至。二十世紀(jì)量子論的提出者，大物理學(xué)家普朗克這樣評價道："他的名字永遠(yuǎn)鐫刻在經(jīng)典物理學(xué)的門扉上，永放光芒。從出生地來說他屬于愛丁堡，從個性來說他屬于劍橋，從功績來說他屬于全世界。"

邁克斯韋若是地下有靈，也該含笑九泉了。

經(jīng)典力學(xué)中的力，熱，電，光四大分支中走過道路最是曲折的原是光學(xué)，其波動說與微粒說之爭，數(shù)百年之間幾經(jīng)反復(fù)，已在物理學(xué)發(fā)展史極所罕見，最后結(jié)局之奇，卻是大出所有人意料之外。

牛頓本人對光學(xué)研究之深并不亞于力學(xué)，他最早通過三棱鏡的色散觀察到太陽光的色散現(xiàn)象，制造出先進(jìn)的反射望遠(yuǎn)鏡。對于光的本性，牛頓是持微粒說觀點的，他認(rèn)為光線是一些大小不同并且迅速震動的粒子組成，而這些粒子又是從發(fā)光物體那里一個個地發(fā)射出來。

微粒說很好地解釋了光的直線傳播規(guī)律，折射定理和反射定理。但胡克是持波動觀點的，所謂光就象水波一圈圈地傳入人眼中，這一觀點也得到當(dāng)時法國的大物理學(xué)家惠更斯的認(rèn)同。

第一場大論戰(zhàn)就此爆發(fā)。牛頓先發(fā)制人，一下子扼住了波動說的要害，波動說首先不能說明光直線傳播，因為波的衍射現(xiàn)象是人所共知的，光線卻何嘗能夠繞過障礙物，照到陰影中去？其二也不能解釋光的偏振現(xiàn)象。

惠更斯也不甘示弱，指出光如果真的是微粒一類的東西，就會象飛行的子彈一般相互碰撞，傳播方向首先就確定不了，而且惠更斯借助包絡(luò)作圖法成功地解釋了波的折射現(xiàn)象，但牛頓對此視而不見，當(dāng)時他與胡克的成見甚深，凡是胡克擁持的觀點他都不遺余力地加以反對。其實微粒、波動二說當(dāng)時是各擅勝場，誰也不能壓服對方。

隨著牛頓本人逐漸走上神壇，其創(chuàng)建的牛頓力學(xué)又是無往不勝，物理學(xué)家們大多對他駭然敬服，微粒說占穩(wěn)了統(tǒng)治地位也是意料中的事情，天才如牛頓何嘗犯過錯誤？

又過了將近一個世紀(jì)，在1800年英國物理學(xué)家托馬斯?楊竟然冒天下之大不韙，舊案重提，在提交到皇家學(xué)會的論文《在聲和光方面的實驗和問題》中指出光和聲音一樣都是縱波，最顯著的例證便是二者都有干涉現(xiàn)象。

托馬斯?楊的雙縫干涉實驗裝置并不復(fù)雜，卻極有說服力，任何支持微粒說的人看到了都不免目瞪口呆。但皇家學(xué)會的保守傳統(tǒng)由來已久，何況這次捍衛(wèi)的乃是牛頓的理論，無數(shù)的譏諷，嘲笑，漫罵將托馬斯團(tuán)團(tuán)裹住，托馬斯一人舌戰(zhàn)群儒，竟是絲毫無退縮之意。只是反方勢力過強，托馬斯也是心知肚明，他曾經(jīng)花了好幾年工夫?qū)懢偷摹蛾P(guān)于自然哲學(xué)和機械工藝的演講》一書來支持波動觀點，正如他自己坦然承認(rèn)一樣，"總共也只賣出去一本"。

與此同時法國的另一位光學(xué)家菲涅爾在對楊氏實驗毫不知情的情況下，當(dāng)把一根又細(xì)又直的線放在點光源的光束中，意外地在屏上觀察到彩色條紋。菲涅爾馬上聯(lián)想到當(dāng)年惠更斯的理論，引入了波前和子波的假說，成功地推導(dǎo)出光的衍射規(guī)律，為波動說找到了另一半證據(jù)。

但波動說在法國的命運相比英國也未見好到哪里去，菲涅爾提交的報告落到拉