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牛頓反正永遠不高興

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劍橋大學三一學院門口有一棵蘋果樹,特意用柵欄圍起來,避免熱情的遊人損傷了它。因為,大家都說,是那棵樹上掉下了蘋果砸中牛頓腦袋,讓他發現了萬有引力。
其實,它是從牛頓家的蘋果樹嫁接過來的。牛頓老家在遠隔數十公里的伍爾索普莊園。
1665年倫敦暴發鼠疫,時為劍橋學生的牛頓因此回去「居家隔離」了一年半左右。終於在院子裏被蘋果砸中。
西方的歷史,跟蘋果特別有緣:第一顆,夏娃偷吃了,開啟了人類的生活史;第二顆,使維納斯、雅典娜、赫拉吵了起來。她們要宙斯來評判誰最美,宙斯當然不傻,所以把這難題交給了阿波羅來,阿波羅又把它推給凡人帕里斯。最後,帕里斯把蘋果給了維納斯。雅典娜、赫拉十分生氣,遂引發了長達十年的特洛依戰爭;以此開啟的歷史,直到牛頓這顆蘋果才被打破,近代科學,社會於焉誕生。
歷史非常簡單,三顆蘋果說盡了。此稱為「三顆蘋果史觀」,足以媲美馬克思「五階段論」。 — — 所以1860年落成的牛津自然博物館裏,牛頓雕像腳下便放了一個蘋果,以茲紀念。
今年倫敦又疫情大起,劍橋的學生又都跑光了,只有謠傳是牛頓所建的王后學院數學橋還在兀立斜陽。我想起牛頓,便轉去了伍爾索普莊園,拜訪蘋果樹。

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(牛頓故居門口:世界在這裏發生了變化)


莊園仍然靜謐,四周亦未開闢為旅遊區,故幽寂曠蕩仍如牛頓在此困思之時。蘋果樹雖嘗隨哲人萎去,但精魄猶存,枯榦又生新枝,婆娑欲更亭亭。於茲觀物觀化,我對牛頓的理解,乃似乎又進了一層。
回想那三顆蘋果。夏娃那顆代表「欲」、維納斯納科代表「美」、牛頓那顆代表「力」,帶來的,乃是人的墮落、爭鬥和力量的物我牽引糾纏。而這就是人的世界,與神隔離,一次又一次,愈墜愈深。
近代,要比中古更近一步與神拉開距離,所以政治上要政教分離,社會上要工業革命、要發展科學。牛頓就是近代精神的代表,而且提供了丈量新世界的工具。故英國詩人蒲柏寫道:「自然和自然律在黑暗中隱藏,上帝說,讓牛頓去吧,於是一切豁然開朗!」 — — 可是,有了牛頓,誰還需要上帝?
隔離時期的牛頓,似乎找到了隔離上帝的方法:為萬有立法,以此打開了新世界。亞歷山大.柯瓦雷《牛頓綜合的意義》說得好:「我們所有人都成長於牛頓的世界中,我們所有人都把牛頓的世界機器當成宇宙的真實圖景和科學真理的體現,因為在這二百多年裏,它一直是近代科學以及經過啟蒙時代洗禮後的人類的普遍信條和常識(communis opinio)。」
他說的「我們」當然也包括了我。不過,我當然也曾學過後來沒怎麼用過的微積分,學過牛頓三大定律,甚至還讀過他的《自然哲學的數學原理》;但「我活在牛頓的世界中」指的並不只是知識的,還是具體生活感知的。例如小區樓上的物件,可能會和蘋果一樣掉下來砸到你頭上;太空人上天,你會看到熒幕上出現牛頓所說的天體結構等等。
後來雖然也知道這個世界好似被愛因斯坦撼動了,卻並無太大感覺。因為愛因斯坦的理論關涉大宇宙,比如光在引力場中的彎曲和紅移、水星軌道和引力波等的預測與計算等,在生活中不太用得上。
而且,愛因斯坦的理論到現在其實還在論證中。脈衝雙子星互繞軌道因引力波輻射能量消耗而衰變,是1974年做的。火星實驗驗證引力場,是1976年首次登陸火星時做的。電磁波通過太陽引力場的時間延遲效應,是2004年登陸土星時做的。至於因地球自轉,緊貼地表的四維時空座標,會被地球拖著一起轉,而產生引力場渦流現象,這種「座標系拖曳」效應,要花七億七千萬美元,方能發展出四套陀螺儀,今後還有誰有能力去驗證?只能說,算了吧,姑且承認「廣義相對論」是對的,而平常仍照牛頓定律去過活。
我曾於1997年去愛因斯坦任職過的普林斯頓的高等研究院訪問,亦徘徊沉吟久之。深感科學研究在一般人心目中是客觀、清晰、準確的知識,而其實多本於猜想。猜想有時能被驗證、有時會被否證,但大多其實難以論定。

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(愛因斯坦的研究室)


其有力之手段,當然是實驗。例如電磁交互作用及強交互作用中宇稱確實守恒,但弱交互作用中是否仍然守恒,李政道與楊振寧只從理論上導出,就仍只算是猜想。吳健雄才做了實驗證明。
可是實驗有時難做(如前面提到的相對論實驗),或者暫時做不成,終於仍是猜想。而終究做成了實驗的,成為明確的科學成果,畢竟仍不能解釋原先之猜想是怎麼出現的。靈感可能由於做夢,也可能因為摔跤。
科學之悠忽難憑者如此,便不得不讓我又想到牛頓那顆蘋果。
蘋果為何剛好落到他頭上?他為何剛好有一大疑蓄之於心?而一果擊頭,為何沒令他受傷或昏迷,卻令他靈光乍現?這在科學史上稱為「牛頓猜想」,許多人提供過許多解釋。
但據我猜想,神思是屬於「天」的事,天機靈感,非理而妙、無跡可求,這才是科學真正的精血真源所在。
牛頓當年一定也如此認為,所以他愈做科學研究就愈信天。或者倒過來說:他是被其天才所推挽,去發展其天機靈思,做著被後人認為的科學;而又要以他的科學來說明天。
我這樣理解牛頓,當然不免以己度人;但全球「牛頓學」的進展似乎也呼應了我的看法。
早期說牛頓,是放在「打破舊世界」這個角度說的。結合著工業革命、政教分離,表現科學已找出了世界規律,故人可以替代上帝。
可不是嗎?古代西方人相信的宇宙是亞里士多德式的,所有的恒星和行星鑲嵌在一層層的天球上,繞著地球轉。托勒密的地心天文學即以此構造。後來,哥白尼和開普勒設想出出日心說,打破了舊說。配合其理論的,是笛卡爾的渦旋宇宙假說,指出宇宙由物質和運動構成,運動自我維持、數量守恒。牛頓則另行設想了運動的方式,所以取代了笛卡爾。
牛頓為何、如何能突破笛卡爾?這就眾說紛紜了。因為科學家牛頓對神學和神學的異端(如煉金術、密碼學等)同樣感興趣且有深入研究的資料,在二十世紀中期以後愈來愈被人們所熟知,大大打破了原先「科學牛頓」的符號標籤。

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(牛頓的煉金筆記手稿〈翻攝自網路〉)


美國化學遺產基金會保存的牛頓手稿,是製作「賢者水銀」的。分解原來的金屬構造,以重組出不同的金屬,乃煉金術把鉛轉換成黃金之類。手稿拉丁文說是「借由火星和月球上的銻塊,可以作出賢者之石所需要的重要配方:賢者水銀。」
耶路撒冷希伯來民族博物館的數千頁牛頓手稿,則是破譯「聖經密碼」,算出世界末日就在2060年的。
由導演尼奧姆制作的,加拿大學者研究牛頓生平之紀錄片即以此為線索,描述《牛頓:黑色異教徒》。
美國作家丹.布朗的暢銷書《達.芬奇密碼》,更因此將牛頓描繪成是隱修會的會長,掌握基督教隱藏的秘密。
如此著名的科學家,忽被發現如此熱衷煉金術、密碼學,很多人不能接受。因此或說他晚年發瘋了,常把手錶當雞蛋來煮,研究煉金術即同此類。或說他晚年投資英國南海公司股票,虧損太甚,以致癡迷煉金。
也有人說牛頓不是晚年才鑽研煉金術這些,而是在對笛卡爾渦旋理論一直找不到突破口時,暫時擱置了引力問題,轉而研究煉金術。最終才受煉金術啟發,並把彗星納入引力理論範圍,以解釋所有天體現象,寫出《自然哲學的數學原理》。
當然更多人認為牛頓對神學的研究貫穿了一生。他的科學觀念很多都與神學密切相關,萬有引力、絕對空間、絕對時間等都是如此。何況,牛頓說的本來就不是「科學」而是「自然哲學」。對自然的研究,可以讓我們更理解上帝的智慧與善,這在西方是根深蒂固的觀念,牛頓自不例外。
他們不覺得需要由偶然的蘋果敲頭,或異端的煉金術來找出牛頓為何發現萬有引力的奧秘。 — — 因為牛頓所說的「力」,其實是在物理學機械論中不存在的東西。
物,只會通過互相接觸起作用。例如我拉你、打你,如根本沒有接觸,我如何使力,你又如何可以感受到力?這是基本常識。可是萬有引力是什麼?是蘋果跟土地、地球跟太陽、地球跟月亮,之間沒有接觸,卻有牽引之力。這種力及其作用方式,完全違背了力的基本觀念。若說愛特力士(Atlas)托住天,是神話;太陽以看不見、不可思議的大力拉住並甩動我們所住的地球,不斷旋轉,又比它強到哪裏去?
若要解釋或比擬,只有中國氣功師之「發力」,隔山打牛,與相彷彿。不然,就類似男女吸引,目挑心許、色授魂與,叫他東就東、叫他西就西。 — — 可惜,你聽到隔山打牛、吸星大法,只會搖頭;聽到男女勾引,只會偷笑。都不如聽到萬有引力這般肅然起敬。
這兩種,前者屬於唯物論、後者屬於唯心論。
牛頓早期試圖用唯物論式的方法解決,假想一種「以太」微粒介質,產生接觸作用,從而使力能起作用。後來放棄了,轉而直接用上帝的干預解釋萬有引力。以致被人認為走向了唯心論。
但唯心唯物恐怕都難說。萬有引力定律,疑竇叢叢,到處都有左支右絀之難。所以它可以解釋天體運動,卻無法解釋天體為何會沿橢圓軌道旋轉,更無法說明它的的起因(即最初到底是什麼力量「推」了一下)。這第一動因,他用的是agent。後人往往將其譯為或理解為上帝、主宰。可是牛頓曾經明確寫道:這個動因是物質的還是非物質的,是我要留給讀者去想的一個問題。 — — 其實留下來的謎團豈只此一端?
因此綜合起來看,我只能說:天才未必是來明晰世界、解決問題的。他更多的是來提出問題、舉示猜想。
這人生與世界之猜想,如佛說、耶穌說、老子說、牛頓的萬有引力、愛因斯坦的相對論等等,往往讓人覺得一語中的、直指人心,所以舉世風從,倚為生活之準繩、視為世界之規律。可是細細勘究,其中實又都還有矛盾、難驗、存疑、不周、不盡之處,還未必就是最後的答案。
天才,從天上取來了火。火當然可以照亮周遭,指引前路;但光焰搖竄,視像也可能愈來愈迷離晃亂,使得信從者眾說紛紜、爭論不休。
而且,經過物理學近幾個世紀的發展,科學界逐漸習慣了引入「不可理解」的概念。知道先知天才之言之行,尚多難以驟曉之處,故不妨存以俟解,可以等過幾百年再得驗證,或再有天才提出答案。暫時不再試著理解宇宙,而只是純粹欣賞宇宙。
事實上,天才本來就已如此。他們都善言天道,指明規律,但又都感覺天道難知,窮則呼天,也都在等待或呼喚未來真能解答的聖者。牛頓提出那麼明確的幾大定律之後,大家都以為世界自此明晰了,他卻還要彷徨求索,直入神學、煉金術、末日密碼等神秘領域,原理即在於此。
故循跡而求,牛頓性格古怪,一生沒朋友,不結婚,也不會教書,據說一輩子只笑過一次(因為有貴婦問為什麼居然會有人研究歐幾里德幾何,把他氣笑了);鑽研「自然哲學的數學原理」,而其原理頗難掌握,尚多不可究詰之處;老是生氣,大約也由於對自己的研究不盡滿意;研究神學,對《但以理書》和《啟示錄》尤有興趣,神學著作百餘萬字,但又據說認定教皇是巴比倫大淫婦;他是科學家,而主持皇家學會會議,常在會中瞌睡;是學者,又做著皇家鑄幣廠的廠長……。整個人生,形象如蘋果樹下堆疊的落葉,歷亂雜錯,難以董理。
但是,天才不以跡求,花香果香草香樹香遠近洋溢在他的莊園裏,誰也捕搦不著,誰也逃脫不了。
#歷史  #文化  #哲學  #科學  #倫敦 
分類:藝文

龔鵬程,當代著名學者和思想家。 辦有大學、出版社、雜誌社、書院,並規劃城市建設、主題園區等。講學於世界各地,現為美國龔鵬程基金會主席。已出版論著150餘種,包括《文學與美學》《儒學新思》《中國文學批評史論》《俠的精神文化史論》等。微信號:龚鹏程大学堂。微博:https://weibo.com/u/1101501605

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