減少人口流動,阻斷疾病的傳播途徑,是對抗傳染病的最好辦法。從古至今,人類有很多次都是通過這樣的方法戰勝了疫病,那個時候的人們,是如何度過“宅家”生活的呢?
1665年的倫敦,一個年輕人因為疫病休起了長假,同樣的“停課不停學”。而且,在這段時間里,他做出的研究成果,直到今天還在影響人類對數學、光學、力學的認知,這個年輕人,名叫艾薩克•牛頓,這一年他23歲。
停課在家18個月
在公元14世紀,也就是人們常說的中世紀,黑死病的陰影一直籠罩著歐洲,我們今天也知道了黑死病,其實就是鼠疫。從1348年第一次襲擊英國,鼠疫斷斷續續肆虐了三百多年,英國有近1/3的人死于鼠疫,整個歐洲的死亡人數達到了5000萬。
1665年,鼠疫再次在歐洲大爆發,這次倫敦成為了重災區,僅僅從6月到8月,倫敦的人口就減少了1/10。這個時候,牛頓正在劍橋大學三一學院讀書。由于疫情越來越嚴峻,劍橋大學宣布停課,遣散了大部分在校的老師和學生。于是牛頓只好離開劍橋,回到了位于伍爾索普的鄉下莊園里。
劍橋的停學持續了18個月,牛頓也在安靜的鄉村度過了18個月幾乎與世隔絕的生活。但這段時期,他蓬勃的
創造力和
想象力絲毫沒有受到影響,反而迸發出更加耀眼的活力,成為他后來幾十年學術之路的起點。
發明微積分,計算萬有引力,開啟光學
我們今天熟悉的牛頓的三大運動定律、萬有引力這些研究,其實都開啟于牛頓在老家的“自我隔離”時期。
我們從小就讀過牛頓發現萬有引力的傳奇故事:他坐在蘋果樹下,被一顆掉落的蘋果砸中了頭,于是靈感閃現,發現了地球的重力。在牛頓老家莊園旁邊,確實有那么一棵樹,人們后來專門找到了這棵樹,把它看做科學探索精神的象征,受到頂禮膜拜。其實,這個故事幾乎可以肯定是虛構的,第一個寫出蘋果樹故事的人是作家伏爾泰,他對牛頓非常推崇,但他根本沒見過牛頓本人,關于蘋果樹的故事則是從牛頓侄女口中聽說的,經過藝術加工后發表,便被世人當成了事實津津樂道。
人們總是相信靈光一閃的天才,忽略了這背后需要進行的大量的積累和艱難的探索。
其實早在鼠疫發生的兩年前,牛頓就已經開始對研究自然哲學感興趣,當時人們對世界、對自然和宇宙的認知,還停留在亞里士多德和柏拉圖的階段,牛頓則更希望找到自然的真理。
牛頓
大量閱讀自然哲學類的書籍,包括笛卡爾、波義爾、哥白尼、伽利略等人的著作,他希望通過這些人弄清楚宇宙終極的奧秘,雖然這些名字今天聽來如雷貫耳,但在當時其實是被主流排斥。即便在劍橋也很難找到愿意傳授這種知識的老師。
今天我們知道,數學是一切自然科學研究的基礎,但牛頓最早對數學的認知僅僅停留在數學計算的階段。為了更深入地學習數學,他開始不斷的閱讀和自我學習,不過兩年時間,牛頓就已經掌握了當時最先進的數學研究理論。
在“鼠疫假期”開始后,牛頓更是埋頭鉆研笛卡爾,而其中最著名的笛卡爾坐標,也就是今天在中學數學課上一定會接觸到的直角坐標。在笛卡爾坐標的基礎上,牛頓進行了大量的計算,還發現了新的計算方法,也就是微積分。微積分能夠解決很多學者們想解決而無法解決的問題,很快成為了一切科學研究的基本計算工具。能否熟練使用微積分,也成為了一個人是否受過專業科學訓練的標志。在大學時學過高等數學的人,一定還能回憶起被牛頓-萊布尼茨公式支配的恐懼。
借助微積分,牛頓開始研究行星運動的實際問題。在牛頓之前,天文學家們已經做過很多實驗,證明了向心力和離心力的存在。牛頓在這個基礎上充分發揮了自己的想象力,設想出一個完全理想化的環境,再運用微積分進行計算,最終得出一個結論,“行星脫離太陽所需的力,與它們到太陽的距離平方成反比”,這就是我們今天知道的萬有引力定律。
當然,這還僅僅是牛頓關于萬有引力研究的開始,在未來的20年里,他一直不斷地完善和探索萬有引力理論,直到1687年《自然哲學的數學原理》出版,才終于驗證了這個理論。
對科學和真理的探索是痛苦而艱辛的,即便是牛頓,也把這18個月稱為自己“心志最苦”的時期,全身心地投入到計算和研究中,也會有停滯不前,一籌莫展的時候。每當這個時候,牛頓就會投身到自己終身的愛好中去:觀察太陽。也正是在這個時期,牛頓的光學研究也開了一個頭。
牛頓意識到光是由很多種不同顏色的光組成的,我們看到的物體表面的顏色,是由于物體反射了這個顏色的光。這一發現,幫助牛頓發明了反射式望遠鏡,消除了觀測天體時會產生色差的現象,是物理學領域又一個非常偉大的貢獻。
宅在家,也不要失去探索世界的熱情
1666年9月2日,倫敦燃起了一場大火,這場大火燒毀了很多民房和教堂,也在無意間消除了鼠疫的傳染源,肆虐了兩年多的鼠疫才慢慢消失。牛頓得以回到劍橋繼續他的學業,此時他還不知道,他在停學的這18個月中為科學做出的貢獻,在后來的三百多年中將被世人銘記。
在人類科學的發展史上,牛頓的地位是那么重要,人們把他稱為天才,“百科全書式的全才”等等。但實際上,牛頓的每一個成功的發現,都建立在大量的學習、計算和失敗上。也許1%的靈感比99%的汗水更重要,但如果沒有付出那些汗水,再多的靈感也無法成為現實。
無論是在怎么的極端情況下,牛頓都沒有失去探索世界真理的熱情,就像牛頓自己說的:“在那些日子里,我正處于創造的旺盛時期,我對于數學和哲學,比以后任何年代都更為用心。”
看完牛頓,你準備如何度過剩下的“隔離時光”?與其苦悶不已,不如好好利用這段時間,比如每天鍛煉身體以增強免疫力、學一學自己平常想學又沒時間去學的知識和技能,當然還可以多讀書來豐富自己,或者加入
精英特速讀記憶訓練為自己的未來充充電,然而,不管你選擇做什么,總之不要辜負大好時光才好。