爱萨克·牛顿

理性用它的那个永远完成不了的任务来衡量，当然是微弱的。它比起人类的愚蠢和激情来，的确是微弱的，我们必须承认，这种愚蠢和激情不论在大小事情上都几乎完全控制着我们的命运。然而，理解力的产品要比喧嚷纷扰的世代经久，它能经历好多世纪而继续发出光和热。为了在这不平静的日子里由这种思想得到安慰，就让我们来纪念这位在三百年前来到人间的牛顿吧。

想起他就要想起他的工作。因为像他这样一个人，只有把他的一生看作是为寻求永恒真理而斗争的舞台上的一幕，才能理解他。在牛顿以前很久，已经有一些有胆识的思想家认为，从简单的物理假说出发，通过纯逻辑的演绎，应当有可能对感官所能知觉的现象作出令人信服的解释。但是，是牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这基础出发，他能用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象，并且能同经验相符合。的确，他完全可以希望他的力学根本基础总有一天能为了解一切现象提供一把钥匙。他的学生们正是——比他自己还要更有信心地——这样想的，他的继承者们一直到18世纪末也还是这样想的。这个奇迹怎么会在他的头脑中产生出来呢？读者请原谅我提出这个不合逻辑的问题。因为要是依靠理性，我们就能够对付“怎么会”的问题，那么按照字面原意来说的那种奇迹也就不成其为问题了。本来理智每一活动的目标，就是要把“奇迹”转变为理智所已掌握的东西。如果在这种情况下，奇迹确实可以转变，那么我们对牛顿的才智，就只会更加钦佩。

伽利略通过对一些最简单的经验事实的天才的解释，建立了这样的命题：凡是不受外力作用的物体，永远保持着它原来的速度（和方向）；如果它改变了速度（或者它运动的方向），那么这个变化必定是由于外在的原因。

如果要在数量上利用这一知识，速度和速度变率——在任何被设想为无大小的物体（质点）的运动情况下，那就是加速度——这两个概念首先必须以数学的准确性来表述。这项任务导致牛顿发明了微积分的基础。

这本身就是一个第一流的创造性的成就。但是对于作为一个物理学家的牛顿来说，他发明这种新的概念语言，只是为了建立普遍运动定律的需要。对于一个既定的物体，他现在必须提出这样的假说：那个在大小和方向上都已由他精确表述了的加速度，是同作用在这物体上的力成比例的。这个表征物体的加速能力的比例系数，完备地描述了这个（无大小的）物体的力学性质；这样就发现了质量这个基本概念。

上面所讲的一切，可以说——不过是以极其谨慎的方式来讲的——是对于那些已为伽利略认识其本质了的事情的一种精密表述。但这还不足以解决主要问题。换句话说，只有当作用在物体上的力的方向和大小在任何时候都是已知的情况下，才能从运动定律得出物体的运动。这样，这个问题就归结为另一个问题：怎样去找出作用力。考虑到宇宙间物体相互所产生影响的无限复杂性，一个胆量不及牛顿的人必定会觉得毫无希望。何况我们所知觉到的运动，又绝不是无大小的点——也就是说可以看作为质点——的运动。牛顿怎样来对待这种混乱状况呢？

如果我们推着一辆在地平面上无摩擦运动着的车子，那么我们作用在它上面的力就是直接给定了的。这是一种理想状况，运动定律是由此导出来的。我们这里所处理的虽不是一个无大小的点，但这似乎无关紧要。

那么，空中落体的情况又是怎样的呢？如果人们把自由落体运动作为整体来看，那么它就差不多同无大小的质点一样简单。它是向下加速的。依照伽利略，这加速度同物体的本性和速度都无关。当然，地球对于这加速度的存在必定起决定作用。因此，似乎仅仅由于地球的存在，就有一个力作用在这物体上。地球是由许多部分组成的。似乎不免要得出这样的想法，认为它的每一部分都在影响落体，而所有这些影响都结合在一起。因此，似乎由于这些物体本身的存在，就有一种力通过空间在它们之间相互作用着。这些力似乎同速度无关，而只同产生这些力的各种物体的相对位置以及它们在数量方面的特性有关。这个数量方面的特性可能取决于物体的质量，因为从力学观点来看，质量似乎表示物体的特征。物体的这种古怪的超距作用可以叫做引力。

现在如果要得到关于这种作用的精确知识，那只要求出两个具有一定质量、相隔一定距离的物体之间的相互作用的力有多大就行了。至于它们的方向，大概就是连接它们的直线。由此，最后剩下未知的，就只是这力对两物体之间的距离的依存关系。但是这不能先验地知道。这里只能依靠经验。

然而，确是有这种可供牛顿利用的经验。月球的加速度可从它的轨道知道，它能同地球表面上自由落体的加速度作比较。此外，行星绕太阳的运动已经由开普勒很准确地测定出来，并且概括成几条简单的经验定律。这样就有可能来断定由地球产生的引力作用和由太阳产生的引力作用对距离因素的依存关系。牛顿发现，这一切都可以用一种同距离平方成反比的力来解释。由此，目标就达到了，天体力学这门科学也就诞生了，这门科学已无数次地为牛顿自己和他以后的人所证实。那么，物理学的其余部分又怎样呢？引力和运动定律不能解释每样事情。决定固体各个部分平衡的是什么呢？怎样去解释光？怎样去解释电的现象？引进了质点和各种超距作用力，似乎万事万物都可望从运动定律推演出来。

这个希望并没有得到满足，没有谁再相信我们的一切问题都能在这个基础上求得解决。但是今天的物理学家的思想，在很大程度上还是为牛顿的基本概念所左右。至今还没有可能用一个同样无所不包的统一概念，来代替牛顿的关于宇宙的统一概念。但要是没有牛顿的明晰的体系，我们到现在为止所取得的收获就会成为不可能。

那些为现代技术发展所不可缺少的理智工具，主要来自对星的观察。对于技术在我们这个时代的误用，像牛顿那样的有创造能力的思想家，也像星本身一样，是不负什么责任的；他们的思想由于凝视这些星而展翅高飞。我之所以要说这些话，是因为在我们这个时代里，为知识而尊重知识的精神，已不再像文艺复兴时那几个世纪那样的强烈了。

————————————————————

(1) 这是爱因斯坦为纪念牛顿诞生300周年而写的文章，发表在1942年12月25日的英国《曼彻斯特卫报》（The Manchester Guardian）上。这里译自《晚年集》，219—223页。

爱萨克·牛顿（Isaac Newton），英国物理学家和数学家，生于1642年12月25日，卒于1727年3月20日。——编译者