同样是隔离在家，人家牛顿干了啥，你又在干啥？

作者：刘阳

来源：精雕细课

很多人以前一定无数次想象过：如果我能在家办公就好了。这次爆发的疫情，让我们不得不留在家中，但我们开始无所适从。

减少人口流动，阻断疾病的传播途径，是对抗传染病的最好办法。从古至今，人类有很多次都是通过这样的方法战胜了疫病。那个时候的人们，是如何度过“宅家”生活的呢？

盖着毯子创作的普希金

1830年秋天，因为碰上霍乱爆发，交通阻断，普希金被迫在一个村子里待了3个月。因为无事可做，普希金在这段时间里创作了6部中篇小说，27首抒情诗，还有著名的戏剧《叶甫盖尼·奥涅金》，奠定了他在俄国文学史上的地位。后来，这件事情被称作“波尔金诺之秋”，成为作家丰收时期的代名词。
把时间再往前推几百年，在1665年的伦敦，一个年轻人同样因为疫病休起了长假，同样的“停课不停学”。而且，在这段时间里，他做出的研究成果，直到今天还在影响人类对数学、光学、力学的认知。
这个年轻人，名叫艾萨克·牛顿，这一年他23岁。

 01 

停课在家18个月

在公元14世纪，也就是人们常说的中世纪，黑死病的阴影一直笼罩着欧洲，我们今天也知道了黑死病，其实就是鼠疫。
从1348年第一次袭击英国，鼠疫断断续续肆虐了三百多年，英国有近1/3的人死于鼠疫，整个欧洲的死亡人数达到了5000万。

黑死病的传播

1665年，鼠疫再次在欧洲大爆发，这次伦敦成为了重灾区，仅仅从6月到8月，伦敦的人口就减少了1/10。
这个时候，牛顿正在剑桥大学三一学院读书。由于疫情越来越严峻，剑桥大学宣布停课，遣散了大部分在校的老师和学生。于是牛顿只好离开剑桥，回到了位于伍尔索普的乡下庄园里。
剑桥的停学持续了18个月，牛顿也在安静的乡村度过了18个月几乎与世隔绝的生活。但这段时期，他蓬勃的创造力和想象力丝毫没有受到影响，反而迸发出更加耀眼的活力，成为他后来几十年学术之路的起点。

 02 

发明微积分，计算万有引力，开启光学

我们今天熟悉的牛顿的三大运动定律、万有引力这些研究，其实都开启于牛顿在老家的“自我隔离”时期。
我们从小就读过牛顿发现万有引力的传奇故事：他坐在苹果树下，被一颗掉落的苹果砸中了头，于是灵感闪现，发现了地球的重力。在牛顿老家庄园旁边，确实有那么一棵树。人们后来专门找到了这棵树，把它看做科学探索精神的象征，受到顶礼膜拜。

牛顿故居的苹果树。1820年“万有引力之树”被大风吹倒，但树根仍在原地，并重新长成

其实，这个故事几乎可以肯定是虚构的。第一个写出苹果树故事的人是作家伏尔泰，他对牛顿非常推崇，但他根本没见过牛顿本人，关于苹果树的故事则是从牛顿侄女口中听说的，经过艺术加工后发表，便被世人当成了事实津津乐道。
人们总是相信灵光一闪的天才，忽略了这背后需要进行的大量的积累和艰难的探索。
其实早在鼠疫发生的两年前，牛顿就已经开始对研究自然哲学感兴趣，当时人们对世界、对自然和宇宙的认知，还停留在亚里士多德和柏拉图的阶段，牛顿则更希望找到自然的真理。
牛顿阅读大量自然哲学类的书籍，包括笛卡尔、波义尔、哥白尼、伽利略等人的著作，他希望通过这些人弄清楚宇宙终极的奥秘。虽然这些名字今天听来如雷贯耳，但在当时其实是被主流排斥。即便在剑桥也很难找到愿意传授这种知识的老师。
今天我们知道，数学是一切自然科学研究的基础，但牛顿最早对数学的认知仅仅停留在数学计算的阶段。为了更深入地学习数学，他开始不断的阅读和自我学习，不过两年时间，牛顿就已经掌握了当时最先进的数学研究理论。
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牛顿的贡献

在“鼠疫假期”开始后，牛顿更是埋头钻研笛卡尔，而其中最著名的笛卡尔坐标，也就是今天在中学数学课上一定会接触到的直角坐标。

在笛卡尔坐标的基础上，牛顿进行了大量的计算，还发现了新的计算方法，也就是微积分。

微积分能够解决很多学者们想解决而无法解决的问题，很快成为了一切科学研究的基本计算工具。能否熟练使用微积分，也成为了一个人是否受过专业科学训练的标志。在大学时学过高等数学的人，一定还能回忆起被牛顿-莱布尼茨公式支配的恐惧。
借助微积分，牛顿开始研究行星运动的实际问题。在牛顿之前，天文学家们已经做过很多实验，证明了向心力和离心力的存在。牛顿在这个基础上充分发挥了自己的想象力，设想出一个完全理想化的环境，再运用微积分进行计算，最终得出一个结论，“行星脱离太阳所需的力，与它们到太阳的距离平方成反比”，这就是我们今天知道的万有引力定律。

《自然哲学的数学原理》标志着经典力学的成熟，成为近代科学的标准尺度

当然，这还仅仅是牛顿关于万有引力研究的开始，在未来的20年里，他一直不断地完善和探索万有引力理论，直到1687年《自然哲学的数学原理》出版，才终于验证了这个理论。
对科学和真理的探索是痛苦而艰辛的，即便是牛顿，也把这18个月称为自己“心志最苦”的时期。全身心地投入到计算和研究中，也会有停滞不前，一筹莫展的时候。
每当这个时候，牛顿就会投身到自己终身的爱好中去：观察太阳。
也正是在这个时期，牛顿的光学研究也开了一个头，
牛顿意识到光是由很多种不同颜色的光组成的，我们看到的物体表面的颜色，是由于物体反射了这个颜色的光。

牛顿发明的第一架反射望远镜（1668年）

这一发现，帮助牛顿发明了反射式望远镜，消除了观测天体时会产生色差的现象，是物理学领域又一个非常伟大的贡献。

 03 

宅在家，

也不要失去探索世界的热情

1666年9月2日，伦敦燃起了一场大火，这场大火烧毁了很多民房和教堂，也在无意间消除了鼠疫的传染源，肆虐了两年多的鼠疫才慢慢消失。
牛顿得以回到剑桥继续他的学业，此时他还不知道，他在停学的这18个月中为科学做出的贡献，在后来的三百多年中将被世人铭记。
在人类科学的发展史上，牛顿的地位是那么重要，人们把他称为天才，“百科全书式的全才”等等。但实际上，牛顿的每一个成功的发现，都建立在大量的学习、计算和失败上。也许1%的灵感比99%的汗水更重要，但如果没有付出那些汗水，再多的灵感也无法成为现实。

无论是在怎么的极端情况下，牛顿都没有失去探索世界真理的热情。就像牛顿自己说的：“在那些日子里，我正处于创造的旺盛时期，我对于数学和哲学，比以后任何年代都更为用心。”
看完牛顿，你准备如何度过剩下的“隔离时光”？

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作者：刘阳。转载：精雕细课。本文经授权转载，版权归属作者/原载媒体。

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