来源：三联生活周刊   作者：苗千

「理性的力量」

人类可能再也不会有牛顿时代那种认为自己已经理解到宇宙全部奥秘的青涩的自信，却也对自身的理性有了更加成熟和乐观的认识。

                                                                                                                                                                      主笔 | 苗千

欧洲漫长的中世纪已经过去，辉煌的文艺复兴运动也只剩下了余韵。在16世纪以意大利为中心的南部欧洲，原本活跃着一群热衷于观察天体运动，希望以此构建出宇宙模型的研究者。但是因为受到教廷的压制和威胁，大多数人只得保持沉默，不敢发表自己的研究结果。

进入到了17世纪的英国，远离罗马教廷，也远离文艺复兴运动的中心意大利。正是因为显得相对荒蛮，在英国各种新鲜思想的发展和传播相对反而更加自由。

回看17世纪的英国，整个国家都处在一种不安的状态之中。宗教、政治、商业、军事等涉及到人们生活的方方面面无不在发生着剧烈转变。伦敦大火，席卷全国的瘟疫，持续十年的内战……诸多大事也都在影响着人们的生活和心智。

1665年，伦敦暴发黑死病（视觉中国供图）

与此同时，来自宗教的压制逐渐减弱，人们又迫切地需要一种全新的思想来填充头脑。整个世界是由什么组成，又因何存在？万事万物的运动因何发生和停止，日月星辰的运动是否有迹可循？

以思想资源和脉络来说，当时的人们想要探讨“自然哲学”，仍然只能回溯到约两千年前的希腊先贤，这难免与宗教的教义发生冲突；充满着神秘色彩的“炼金术”，告诉人们可以通过某种特定的方法炼出黄金以及万能灵药；而随着越来越精密的望远镜的出现，天文学逐渐发展成为一种精密的学科，人们发现，行星运行的规律似乎有迹可循……

欧几里得（视觉中国供图）

正是在多种思想的激烈碰撞之中，经过了上百年的酝酿和积淀，一种全新的理念在17世纪的英国喷薄而出。这种理念以数学为基础，通过实验和逻辑分析，以最为简单且优美的方式，通过几条基本定律解释了世间万事万物运动的规律。无论是果园中的苹果还是天空中运行的星辰，都要受到这些定律的约束。尽管饱受质疑，这种理念以其强大的生命力逐渐成长为一套完整的现代科学体系。重新塑造了人类的世界观，也重新塑造了世界的秩序。

正是因为如此，17世纪的英国才被认为是一场科学革命的发源地。而在这场科学革命中，处于中心位置的，正是人类历史上伟大的科学天才——艾萨克·牛顿（Isaac Newton）。这场科学革命的标志性产物，正是牛顿的辉煌著作——《自然哲学的数学原理》（Philosophiæ NaturalisPrincipia Mathematica）。

佩拉希奧·帕拉吉创作的正在做光学实验的牛顿（右）画像（视觉中国供图）

当一个青年人回顾自己在幼儿时期牙牙学语，蹒跚学步，可能会觉得萌态可掬，却不记得了当时的艰辛。如今我们回顾在17世纪以英国为中心的科学革命，实际上是一个历时两个多世纪的缓慢而艰难的过程。从神权的松动，思想界的活跃，天文学的诞生，直到科学的巨大进步，进而引发人类对整个宇宙认知的飞跃。没有什么比这次科学革命的过程更清晰地呈现出这个因果链条。

科学革命的过程纷繁复杂，但《原理》的出版，确实是其中最重要的标志性事件。虽然在最初的牛顿力学体系中依然需要有神的存在，但不可否认的是，随着《原理》的出版，人类第一次走出了神学的襁褓，开始理解整个宇宙运行的规律。能够通过几条简单的定理来描述日月星辰的运转，这给了人类极大的自信。

在整个牛顿力学体系之中，整个宇宙就像是一个设计精密的钟表，在时空背景中走的分毫不差。当然，在牛顿力学所解释宇宙的体系中，时间和空间是作为不可被质疑的背景出现的，因此牛顿称空间是“上帝的感官”（God’s sensorium）。

牛顿用三棱镜将白光分解为光谱（视觉中国供图）

牛顿力学不仅在经验世界取得了成功，从中衍生出的一切自然现象都可以被量化研究的思想也被深信不疑。很多物理学问题被转化为数学问题。也就是说随着数学分析水平的不断提高，人类终将理解一切自然现象。结合18、19世纪在牛顿力学基础上诞生的热力学和电磁学，人类第一次，或许也是唯一一次，认为自己已经理解了宇宙中的万事万物。英国诗人亚历山大·蒲柏（Alexander Pope）赞美道：

自然和自然的法则隐藏在黑暗之中（Nature and nature's laws lay hid in night）

上帝说：让牛顿出世吧（God said "Let Newton be”）

于是一切豁然开朗（andall was light）

剑桥大学三一学院门前有一棵从牛顿故乡移植而来的苹果树（视觉中国供图）

正是因为整个牛顿力学体系太过辉煌，让人在200多年的时间里安居其中。但是牛顿力学的局限性也逐渐显现了出来。例如引力和光线都要通过人们看不见，摸不到的“以太”来传播，有很多人对于这个假设并不信服。

另外，虽然牛顿力学的数学形式非常清晰，但一些概念却是“先验”的。所谓先于验证，也就让人无可置疑。“绝对空间”就像是上帝创造出来的一个巨大无比的方盒子；“绝对时间”则是在宇宙中任何一点都存在的钟表，每一块钟表所指示的时间都完全一样……整个牛顿力学体系建立在神创的空间和时间基础之上，既无法挑战，也无从验证——于是牛顿俨然成为了上帝的代言人。

牛顿手稿中关于望远镜的设计（视觉中国供图）

在《原理》出版200多年之后，牛顿力学的危机开始出现。开尔文勋爵（Lord Kelvin）于1900年4月27日在英国皇家学会做的一次演讲中，提到了著名的“两朵乌云”，指出了牛顿力学的重大危机，“动力学理论断言热和光都是运动的方式, 现在这种理论的优美性和明晰性被两朵乌云遮蔽得黯然失色了。第一朵乌云是随着光的波动论而开始出现的。菲涅耳和托马斯·杨研究过这个理论,它包括这样一个问题: 地球如何能够通过本质上是光以太这样的弹性固体运动呢? 第二朵乌云是麦克斯韦一玻耳兹曼关于能量均分的学说。”

两朵乌云最终酿成了一场暴风雨，摧毁了牛顿力学这座华美的大厦，量子力学和相对论在又一次物理学革命的暴风雨中成长起来。以太模型被摧毁，绝对空间和绝对时间的概念被抛弃，在科学世界中再也没有了神明的位置，一个全新的，有起点和未来的，动态宇宙模型被建立起来…..

2010年3月9日，以色列科学与人文学院的学生们在观看展出的爱因斯坦《广义相对论基础》的手稿全本

在20世纪发生的物理学革命中，爱因斯坦几乎取代了牛顿的地位，另一个物理学中的“奇迹年”也诞生了。爱因斯坦在1905年一年时间里接连发表了四篇论文，提出了光量子理论，解释布朗运动，并且发表了狭义相对论。爱因斯坦不迷信权威，他从一开始就质疑“绝对空间”和“绝对时间”概念，并且对于光的本质进行了进一步的探索。

爱因斯坦对于万有引力这种“超距作用”也感到不满，最终利用几何语言改写了万有引力，广义相对论也由此诞生。可以说，广义相对论是从经典力学中衍生而来，但在其中同样也包含了对于经典力学的批评以及理性主义思想。一种全新的物理学研究方法——理论物理学——由此出现。宇宙大爆炸，宇宙微波背景辐射，黑洞，引力波……种种人类此前根本无法想象的概念开始出现，一个更新的宇宙从中诞生。

1933年10月4日，爱因斯坦在伦敦皇家艾伯特演奏厅发表有关文明与科学的演讲

两次物理学革命都已经逐渐成为历史，如今爱因斯坦的相对论也已经成为经典理论的一部分。牛顿的巨著《原理》早已不是科学家的必读书目，但他的力学理论依然是中学的必读课程。

我们回顾这场在300多年前发生的，这场以牛顿和他的著作为核心的科学革命，便是重新见证了人类认识自我，乃至第一次认识宇宙的整个过程。人类可能再也不会有牛顿时代那种认为自己已经理解到宇宙全部奥秘的青涩的自信，却也对自身的理性有了更加成熟和乐观的认识。

（昭君 绘制）

牛顿并非完人，更不是科学史上的圣人。除了他在自然哲学领域的伟大贡献之外，人们也经常提到他在性格上的诸多缺陷。但他在老年时的一段自述，“我不知道自己在世人眼中是什么样子，但是对我自己来说，我只是一个在海边玩耍的小男孩，不时找到一颗平滑的鹅卵石或是美丽的贝壳，而面对真理的大海一无所知。”这段话中却透露出了真诚和谦卑。

其实，这段话也完全可以作为人类自身的写照——我们所面对的，不仅是无穷无尽的宇宙，还有无穷无尽的可能。