《人類科學技術史-227》牛頓的青少年時代

牛頓的青少年時代

牛頓(1642～1727年），出生在英國中東部林肯郡的格蘭瑟姆鎮附近的沃爾索普小村莊，在他出生的前兩個月，他的父親去世，牛頓成為一個遺腹子。當牛頓還不滿兩歲時，他的母親嫁給一個牧師，牛頓只能靠他的外祖母和舅舅撫養。牛頓剛滿六歲時，他的外祖母即把他送進鎮公立小學，12歲時，牛頓考入鎮文科中學。

在英國資產階級革命以后，中小學教育也有了相應的改革，已經開始進行現代科學的啟蒙教育，這些科學啟蒙教育主要包括手工制作和一些初步實驗。少年牛頓開始表現出對機械發明有明顯的興趣，他造了一架水鐘、一個風磨，由坐在里面的人驅動著車子和其他玩具。這種科學的啟蒙教育，顯然使牛頓受到了最初的科學熏陶。

對于英國近代科學史來說，17世紀60年代是值得紀念的年代。盡管由于斯圖亞特王朝的復辟，暴風驟雨式的資產階級大革命已經成為過去，但是，科學本身并沒有停止前進的步伐。在60年代初，英國近代科學史上出現了兩件值得紀念的大事，其一，在格雷山姆學院的基礎上，英國皇家學會于1660年籌建，1662年正式創立。從此，英國出現了一個富有生命力的新的科學團體。其二，青年牛頓帶著成為占星術士的夢想，于1661年6月考入劍橋大學三一學院。

劍橋大學位于倫敦北部遠郊的劍橋鎮。早在1209年，人們就在這里創建了這所大學。劍橋大學雖然比牛津大學建校要晚，但自文藝復興運動興起以后，逐漸以數學和自然科學的教學與研究著稱。特別是英國數學家巴羅(1630～1677年）執教于劍橋大學之后，進一步加強了劍橋大學的這種發展趨向。

牛頓進入劍橋大學后，因家境困難，所以只得當工作減費生，即邊學習、邊打雜，同時還得侍候富家子弟，這樣可減收學費，而且還可以免費供應午餐。正是在這種困頓的環境中，牛頓開始了他的大學生涯。

從一個農民的遺腹子到一個劍橋大學的減費生，這些家庭的不幸與社會的不平雖然在牛頓的青少年時代投下了陰影，但也砥礪了他的求知欲與探索精神。這種欲望與精神無疑是使牛頓后來成為科學巨人的重要因素。

在劍橋大學學習初期，牛頓開始廣泛地閱讀和研究哥白尼、開普勒、伽利略、笛卡爾、費爾瑪、華里斯和培根等人的天文學、力學、光學、數學和哲學著作。特別是開普勒的天文學與光學著作，笛卡爾的數學與哲學著作，對青年時代的牛頓產生了深刻的影響。

1664年，牛頓大學畢業，被選拔為三一學院的研究生。同年，牛頓又經過考試被選為巴羅教授的助手。但是從第二年年初開始，一場大瘟疫席卷英國。1665年夏，僅倫敦一地就有3萬人死于瘟疫。人們紛紛逃離城市，躲到鄉下。消息傳到劍橋，師生一逃而空，牛頓也因此回到老家。

回到鄉村之后，牛頓開始進行多學科的研究，他一面閱讀和研究包括開普勒的《論火星的運動》在內的許多科學名著，一面進行潮汐、落體、透鏡等現象的觀察。與此同時，他還在天文學和數學的研究中，著重研究了當時人們極為關注的瞬時速度問題和曲線的切線問題。從1665年8月到1667年3月，在鄉下不到兩年的時間里，牛頓孕育了一系列重大科學發現的萌芽：萬有引力、光的色散現象、微積分。雖然這些科學思想的萌芽直到后來才完全成熟，但他們的種子正是在這一時期萌發的。也正是從這里開始，青年牛頓正式踏上了他的偉大科學航程。而早期近代科學的面貌，也即將由此而煥然一新。

1667年3月，牛頓回到劍橋，獲碩士學位，同年即被選為三一學院的研究員。在巴羅教授之后，1669年，年僅28歲的牛頓成為劍橋盧卡斯講座(劍橋大學三一學院1663年創辦的專以自然科學為基本內容的講座，巴羅為首任數學教授）的第二任首席數學教授。從1670年起，牛頓正式開課，根據劍橋大學對盧卡斯講座的教學內容的規定，牛頓主講的教學內容是光學、數學和力學。牛頓并不善于教學，一方面可能因為他講授的內容過于高深，而學生們首要關心的是那些能很快給自己帶來功利的課程；另一方面也可能因為他的教學不甚生動，據說牛頓曾為此在教學內容的通俗化和教學方法的生動性方面下過功夫，但收效甚微。同時，牛頓曾以做教學廣告的方法來招攬學生，但來聽他課的學生仍是甚少。雖然他并不是成功的教員，但在解決疑難問題方面，卻遠遠超過別人。