走下神坛的伟人——牛顿与伏尔泰

2024年4月11日发(作者：大湾区联考数学试卷2023)

自然杂志　第３３卷第６期　自然科学史　

走下神坛的伟人——牛顿与伏尔泰　

赵　峥　

教授，北京师范大学，北京１００８７５　

关键词　牛顿伏尔泰物理学　万有引力　

摘自作者所著的《物理学与人类文明十六讲》一书，该书由高等教育出版社出版。作者介绍了牛顿在物理学上的　

伟大成就。伏尔泰宣传牛顿理论的杰出贡献。描述了作为伟人的牛顿与伏尔泰。以及作为“普通人”的他们。　

牛顿１４岁那年，他的母亲再次成为寡妇，因家中农　

１上帝说：让牛顿去吧　

活忙不过来，将牛顿叫回家帮忙，但他干农活不在行。　

牛顿的舅舅看他帮不上什么忙，又觉得他聪明好学，心　

英国的资产阶级革命爆发于１６４０年，清军入关发　

想这孩子将来也许会有发展，于是劝说牛顿的母亲让他　

生在１６４４年。就在这两个年份之间，伽利略于１６４２年　

继续上学。　

１月８日逝世。那一年的圣诞节，牛顿诞生在英国一个　

当时正处于英国资产阶级革命爆发、社会剧烈动荡　

农民的家庭中Ｄ－６］。　

的年代。革命后的英国，使平民在一定程度上获得了受　

意大利使用格里高利历——新历，按新历牛顿出生　

教育的权利。由此经过多方努力，牛顿在１８岁时终于　

在１６４３年１月４日。但当时的英国使用儒略历——旧　

以减费生的身份进入剑桥大学三一学院（三一的意思是　

历，按旧历牛顿出生在１６４２年１２月２５日。重要的是，　

上帝、耶稣和圣灵三位一体）学习。那时三一学院讲授　

牛顿的家人乃至整个英国都认为他出生在圣诞节的晚　

的课程大多是老古董。有一位名叫卢卡斯的人希望大　

上。西方本来都使用公元前４６年儒略・凯撒颁布的儒　

学能够传授新知识，于是捐资设立了一个数学讲座的席　

略历，但由于闰年的设置不够精确，到１６世纪时，儒略　

位，规定只能讲授自然科学。第一任卢卡斯教授巴罗，　

历与天象已有较大的差异。为了克服这一差异，１５８２　

是一位博学多才的老师，对牛顿产生过很大影响。　

年，教皇格里高利十三世颁布了新历法（即格里高利　

１６６５年，２３岁的牛顿取得学士学位，就在这一年的　

历），规定１０月４日之后不是１０月５　Ｅｔ，而是１０月１５　

夏天，英国爆发了大规模瘟疫，学校不得不停课。牛顿　

日，一下跳过了１０天。拥戴教皇的旧教徒（主要是拉丁　

避居乡下，这一年半（１６６５－－１６６６年）是牛顿一生中创造　

语系国家，如法国、意大利、西班牙、葡萄牙及拉丁美洲）　力最旺盛的时期。他一生的主要成果，几乎都是在这段　

采用了新历，而新教徒（主要是英、美、德等日耳曼语系　

时间里做出的。根据牛顿本人的说法，力学三定律，万　

国家）继续使用旧历直到１８世纪。东正教国家俄罗斯　有引力定律，微积分和色彩理论等等，都是在这段时期　

则一直坚持到１９１７年十月革命后才改用新历。　构思而成的。这一年多的时间在历史上被称为“牛顿的　

牛顿的童年是不幸的，他是一个遗腹子，母亲改嫁　

丰收年”。这时，牛顿才２３～２５岁，只是一个刚刚毕业　

后将他留给了祖父母。缺乏母爱的小牛顿性格孤僻，不　

的大学生。１６６７年，牛顿回到母校，他的出色工作备受　

爱与其他孩子一起玩耍，喜欢自己动手做一些小玩具。　巴罗的推崇。两年后，巴罗主动让贤，举荐牛顿接替自　

他体弱多病，腼腆，学习也不好，各方面都缺乏自信心。　己做卢卡斯教授，当时牛顿才２７岁。３Ｏ岁时，牛顿已成　

有一次班上的一个“小霸王”欺负他，踢了他肚子一脚　

为英国皇家学会的会员。　

（这一脚很重要，对物理学产生了影响！）。剧烈的疼痛　当时担任皇家学会实验总监的胡克，对许多领域都　

激怒了小牛顿，他奋起反击居然打败了那个孩子。牛顿　

有兴趣，并有预见，可是钻研不够深入。他对别人的工　

开始产生了信心，感到自己还是行的。既然打架行，说　

作十分挑剔，并且喜欢与人争论　牛顿用微粒说写成的　

不定学习也行。牛顿在学习上奋发起来，决心与别的同　光学论文，遭到胡克的批评，胡克支持惠更斯的波动说。　

学一比高低，经过艰苦努力，毕业时竟在全班名列前茅。　

牛顿非常生气，几乎因此向皇家学会辞职。深受刺激的　

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Ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

牛顿，从此养成不愿发表论文，不爱与学术界交流的习　

惯。牛顿关起门来搞研究，他的主要成果都集中在《自　

然哲学之数学原理》和《光学》这两本书中，部分成果写　

在给朋友的私人信件中。《自然哲学之数学原理》一书　

于１６８７年出版，当时牛顿４５岁，《光学》一书则迟至６５　

岁才发表。但是这些书中的成就大多是牛顿前半生做　

出的。　

《自然哲学之数学原理》一书被看作经典物理学的　

“圣经”。内容包括：绝对时空观、惯性系、相对性原理、　

力学三定律、万有引力定律和叠加原理（平行四边形法　

则）。由于当时微积分初创，还不够成熟，这本书用的数　

学工具主要是几何。《自然哲学之数学原理》一书的出　

版，使经典物理学多年积累的显得有些杂乱无章的大量　

成果系统化了，物理学从此成为一门成熟的自然科学。　

英国著名诗人亚历山大・波普写道：　

自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，　

上帝说，“让牛顿去吧”，于是一切成为光明。　

（Ｎａｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｎａｔｕｒｅ’Ｓ　ｌａｗｓ　ｌａｙ　ｈｉｄ　ｉｎ　ｎｉｇｈｔ；Ｇｏｄ　

ｓａｉｄ：“Ｌｅｔ　Ｎｅｗｔｏｎ　ｂｅ．”Ａｎｄ　ａｌｌ　ｗａｓ　ｌｉｇｈｔ．）　

２经典物理学的“圣经＂　

牛顿出生的那年刚好是伽利略逝世的那一年，而笛　

卡尔和惠更斯生活的时代在二人之间。牛顿总结了整　

个时代的研究成果，把经典物理学的框架建立起来，成　

为历史上最伟大的物理学家。然而，正如牛顿本人所　

说，“如果我看得比别人更远，那是因为我站在巨人的肩　

上”。　

牛顿的主要研究成果集中在《自然哲学之数学原　

理》一书中，这本书可以看作经典物理学的“圣经”。牛　

顿在此书中建立了一个完备自洽的物理学体系￣／－２，５－ｓ３。　

他认为存在绝对的空间和绝对的时间。　

“绝对空间，就其本性而言，与任何外部事物无关，　

它总是相同的和不可动的。相对空间是绝对空间的某　

个可动的部分或量度……”　

“绝对的，真实的和数学的时间是自身在流逝着，而　

且因其本性均匀地、与任何外部事物并不相关地流逝　

着，它又可以叫做延续性。相对的、表观的和普通的时　

间是延续性的一种可感知的、外部的（无论是准确的或　

不均匀的）借助运动来进行的量度，我们通常就用它来　

代替真实时间，例如一小时、一个月、一年”。　

总之，牛顿认为绝对空间和绝对时间是客观存在　

的、与运动和物质无关的东西。物体就在这空虚的绝对　

空间之内，就在这均匀流逝的绝对时间之中，永恒地运　

・

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Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　Ｏ　

Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．６　

动着。　

为了描述物体的运动，牛顿设置了参考系，他特别　

偏爱其中的“惯性系”，他认为自己建立的力学定律，就　

在这惯性系中成立。他定义惯性系为相对于绝对空间　

静止或作匀速直线运动的参考系。　

牛顿继承了伽利略的“相对性原理”，认为物理规律　

在所有的惯性系中都相同。为了建立惯性系之间的数　

学联系，牛顿力学采用了“平行四边形法则”来作为“叠　

加原理”。马赫后来指出，叠加原理实际上是一条独屯　

的公理。　

牛顿认为，所有的匀速直线运动都是相对的，我ｆ『Ｊ　

不可能通过速度来感知绝对空间的存在。但是。牛顿断　

言，转动是绝对的！或者说加速运动是绝对的。牛顿设　

计了著名的水桶实验（图１）。　

一

个装有水的桶，最初桶和水都静止，水面是平的　

（图ａ）。然后让桶以角速度ｃｔ，转动，刚开始时，水未被桶　

带动，这时候，桶转水不转，水面仍是平的（图ｂ）。不久。　

水渐渐被桶带动而旋转，直到与桶一起以角速度　转　

动，此时水面呈凹形（图ｃ）。然后，让桶突然静止，水仍　

以角速度ｍ转动，水面仍是凹形的（图ｄ）。　

目目　目目　

（ａ）　（ｂ）　（ｃ）　（ｄ）　

图１水桶实验　

在情况（ａ）和（ｃ）中，水相对于桶都静止，但水面住　

（ａ）时是平的，在（ｃ）时是凹的，而在情况（ｂ）和（ｄ）中，水　

相对于桶都转动，但水面在（ｂ）时是平的，在（ｄ）是凹的。　

显然，水面的形状与水和桶的相对转动无关。水面呈凹　

形是由于受到惯性离心力的结果。惯性离心力的出现　

既然与水相对于桶的转动无关，那么与什么有关呢？牛　

顿认为，与绝对空间有关。惯性离心力产生于水对绝对　

空间的转动。牛顿认为，转动是绝对的，只有相对于绝　

对空间的转动才是真转动，才会产生惯性离心力。推而　

广之，加速运动是绝对的，只有相对于绝对空间的加速　

才是真加速，才会产生惯性力！通过水桶实验，牛顿论证　

了绝对空间的存在。　

这样一个人人都可以做的、看似毫不起眼的水桶实　

验．却隐含着至今尚未解决的物理学基本问题，引得一　

代代的物理学家去探索其中的奥秘。　

牛顿在《自然哲学之数学原理》一书中，定义质量为　

物质的量。同时又说质量与“惯性”是成正比的。关于　

质量的这些提法，意义非常深远。接着，牛顿又定义ｌｒ　

自然杂志　第３３卷第６期　

动量、力等基本概念。　

然后，他开始阐述著名的力学三定律。　

首先，牛顿继承伽利略和笛卡尔的思想，认为力不　

是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原　

因。他给出第一定律即惯性定律：不受外力的物体将在　

惯性系中保持静止或匀速直线运动的状态不变。　

接着，他又给出第二定律，说明力、质量和运动之间　

的定量关系：物体的加速度与它所受的外力成正比，与　

它的质量成反比。或者说，物体动量对时间的改变率，　

正比于它所受的外力。　

牛顿第三定律则指出：两个物体间的作用力和反作　

用力大小相等，方向相反，作用在一条直线上。　

这三条定律是经典力学的基础。后来，拉格朗Ｅｌ、　

哈密顿等人对经典力学进行形式上的改造，大规模应用　

微积分，排斥初等几何，力学被写成了更高级的形式，但　

物理的实质内容，没有超出牛顿的框架。　

３牛顿与苹果落地的故事　

在《自然哲学之数学原理》一书中，牛顿还阐述了万　

有引力定律。　

有一个故事说，牛顿２３岁左右在乡下躲避瘟疫时　

（１６６５－－１６６６年），偶然看到苹果落地，促使他思考重力　

问题，并很快发现了万有引力定律Ｅ５－６，９－１０］（图２）。于是　

经常有人用这个故事教导青少年：为什么那么多人看到　

苹果落地都没有发现万有引力定律，牛顿看到苹果落地　

就发现了它呢？　

图２苹果落地的故事　

自然科学史　

不过，这个故事令人怀疑。牛顿生前并没有人谈论　

过这个故事，牛顿一去世，它就出现了。首先传播这个　

故事的人，是法国著名文学家、启蒙思想家伏尔泰。当　

时伏尔泰因政治迫害流亡英国，正好碰上牛顿逝世。他　

目睹了数万伦敦市民为牛顿送葬的壮观场面，深受感　

动。随后，他拜访了牛顿的亲属。据伏尔泰说，这个故　

事是牛顿的外甥女婿告诉他的。牛顿一辈子没有结婚，　

生活由他的妹妹照料，后来又由他的外甥女照料，牛顿　

外甥女婿的谈话当然十分重要。他告诉伏尔泰，牛顿生　

前曾对他讲过这件事。这个故事最早出现在伏尔泰　

１７３８年出版的名著《牛顿的哲学》一书中。　

由于牛顿后半生曾与许多人发生争吵（与莱布尼兹　

争夺微积分的发明权；与胡克争吵万有引力定律的发现　

权等等），而且牛顿在争吵中使用的手段很难让人钦佩，　

因此一些科学史专家认为，苹果落地的故事很可能是牛　

顿亲属（或牛顿本人）编出来的，用来提早他发现万有引　

力定律的时间，以利于保护他对该定律的发现权。现在　

我们知道，万有引力定律的主要发现者确实是牛顿，但　

胡克等人也对引力与距离的平方成反比的认识做出了　

一

定的贡献。　

比较可信的是，万有引力定律的发现，经历了一段　

时间。牛顿自己也说过，他做出重大发现是“靠不停地　

思考”。在长时间的思考中，牛顿逐渐认识到，地球吸引　

地表物体的重力（即吸引苹果使之落地的力），与地球吸　

引月球的力，以及太阳吸引行星的力，是同一种力。这　

种力是任何物体、任何物质都有的，因而是万有的。这　

是人类认识上的一个重大飞跃。这次飞跃有可能是牛　

顿２３～２５岁之间，在乡下那段时间中完成的。真正给　

出万有引力定律的数学形式却是多年以后的事。　

４万有引力定律的创建　

在牛顿生活的时代，开普勒关于行星运动的三条定　

律是所有对天文学有兴趣的科学家都知晓的。而且，有　

不少人（哈雷、胡克、牛顿等）明白，从开普勒第三定律　

（行星轨道半长轴的立方与行星运动周期的平方成正　

比）可以推出，行星受到的太阳引力应该与距离的平方　

成反比。　

当时不清楚的是，这种平方反比性质的力，能否使　

行星按椭圆轨道运动，即按开普勒第一、第二定律运动。　

１６８４年，在一次讨论中，胡克自称他能证明这一点，但他　

不愿公布。于是，哈雷跑去找牛顿。牛顿说他已给出了　

“行星运动轨道是椭圆”的证明，哈雷希望看一看证明　

稿，牛顿当场未能找出来，但答应再算一遍给哈雷看。　

・

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Ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　

不久，哈雷收到了牛顿寄来的９页长的论文，这篇论文　

没有题目，后人称之为《论运动》。在这篇论文中，牛顿　

从平方反比的中心引力导出了开普勒三定律。接着，牛　

顿在另一篇论文《论物体的运动》中，提出中心引力不仅　

与距离的平方成反比，还应与物体的质量成正比。这　

样，万有引力定律的数学形式就大体上确定了［５－６］。　

在１６８７年出版的《自然哲学之数学原理》中，４５岁　

的牛顿终于明确地提出了万有引力定律。万有引力定　

律和力学三定律一起，构成了此书的主要内容。　

１６８２年，一颗明亮的彗星出现在天空。哈雷应用牛　

顿的万有引力定律和力学三定律，算出了这颗彗星的轨　

道和周期，周期约为７５年。从而证实历史上多次出现的　

大彗星是同一颗。于是，这颗彗星被命名为哈雷彗星。　

哈雷预言，这颗彗星还将出现。７５年后，当哈雷慧星再次　

照耀地球的时候，万有引力定律得到了举世公认。　

彗星在大多数古人看来是不祥的象征，预示着战争　

和灾难，几乎没有一个民族认为彗星的出现是吉利的事　

情。巨大的彗星有时横贯几乎整个天空，使古人感到无　

比的恐惧。现在人们认识到这是一种自然现象。彗星　

由冰晶、尘埃与冰冻的气体组成，靠近太阳时，冷冻的水　

汽和其他气体蒸发，在太阳风（太阳发射的粒子流）和光　

压下伸展开来，形成背向太阳的巨大彗尾。彗尾长度可　

达几亿公里，不过密度却只有地球大气的１０—９。１９１０　

年哈雷彗星的尾巴曾扫过地球，但未产生任何影响。彗　

头中有固体块，如撞上地球则会形成流星雨或其他壮观　

景象。　

大约１　５０年后，人们发现天王星的实际轨道与万有　

引力理论算出的不符。两位年轻人——英国的亚当斯　

和法国的勒维叶，都怀疑这是一颗未知行星的扰动引起　

的。他们利用万有引力定律，各自独立地进行了非常复　

杂的计算，都得到了未知行星的轨道。１８４６年，亚当斯　

首先写信给英国格林尼治天文台，指出该行星的位置，　

请他们观测。但天文台的专家们觉得亚当斯是个不知　

名的青年人，没有重视他的请求，把事情延误了。几个　

月后，勒维叶独立发表了类似的计算，指出的未知行星　

位置与亚当斯相仿。在看到勒维叶发表的论文后，英国　

天文台想起了亚当斯的信，于是他们开始着手准备观　

测。正当他们慢吞吞磨蹭时，勒维叶把自己的结果寄给　

了柏林天文台。勒维叶当时并不知道亚当斯的工作，但　

他急于想知道自己的预言是否正确。在接到勒维叶信　

的当天晚上，柏林天文台台长手边正好有一份合适的新　

星图，他立刻就安排观测。在勒维叶预言的位置附近，　

他们找到了这颗行星，这就是今天我们所称的海王星！　

英国格林尼治天文台听说后，赶快按亚当斯所说的位置　

・　

８・　

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去找，当然也看到了这颗新行星。　

海王星的发现，再次支持了万有引力定律的正确　

性。此外，牛顿还用万有引力定律解释了涨潮落潮的自　

然现象；指出了月球绕地球的轨道因受其他行星的引力　

影响，而偏离椭圆；说明了由于万有引力与行星自转产　

生的惯性离心力的综合作用，行星的形状应该偏离球　

形，呈扁球状。　

最后，我们再谈几句有关“引力常数”Ｇ的问题。万　

有引力定律中有一个比例系数Ｇ，由于引力极其微弱，　

Ｇ的测定十分困难。而且，万有引力是“万有”的，任何　

物质都有，并且不能屏蔽，在实验中排除周围物质所产　

生的引力影响，也很困难。在《自然哲学之数学原理》发　

表之后一百多年，Ｇ的测定终于被牛顿的校友卡文迪什　

完成了。卡文迪什是一个怪人，非常腼腆，说话细声细　

气，回避与生人或妇女讲话，但他的实验做得非常好。　

卡文迪什用自己设计的扭秤，精确测定了Ｇ值，认为Ｇ　

是一个常数，对任何物质，在任何距离下都相同。在卡　

文迪什之后，许多人做了更精密的实验，确认了他的结　

论。目前万有引力常数Ｇ，是物理学中４个最重要的普　

适常数之一，而且是其中最难精确测量的一个，其他３　

个分别是光速Ｃ，普朗克常数ｈ和电子电量ｅ。　

卡文迪什对剑桥大学物理学科的影响不亚于牛顿。　

以他的名字命名的实验室，享誉全球，培养造就了一大　

批诺贝尔奖获得者。　

５伏尔泰与思想启蒙　

现在让我们来介绍人类历史上另一位文化巨匠　

伏尔泰。由于苹果落地的故事，他与牛顿和物理学　

结下了不解之缘［　］。　

伏尔泰是１８世纪法国著名的文学家和启蒙思想　

家。他原名弗朗索瓦・玛丽・阿鲁埃，生于１６９４年。　

出生时体质极差，护士预言他最多活一天，但误差太大　

了，他活了８４年。不过，由于体弱多病，他一生中的大　

半时间是在床上度过的，工作和写作大都躺在床上。　

他个子矮小，其貌不扬，生活轻浮，语言尖刻，充满　

了叛逆精神，而且才华横溢。他的作品轰动全国，剧本　

在巴黎长演不衰。他用辛辣的笔锋揭露社会的黑暗，讽　

刺教会和王公贵族，他在诗中写道：　

“神父并不像你想的那么聪明，　

我们无知才以为他们有学问。”　

“应该相信自己，只相信自己的眼睛，　

让眼睛成为我们的上帝和圣经。”　

路易十四死后，摄政王为了节省开支，卖掉了宫廷　

自然杂志　第３３卷第６期　

的马匹。伏尔泰评论说：“更为明智的做法不是卖马，而　

是把政府中的蠢驴裁减一半。”当时上流社会经常流行　

政治笑话。一有精彩的俏皮话出现，大家就纷纷猜测是　

伏尔泰说的。他也因此而倒了霉。有两首讽刺诗暗示　

摄政王要篡位，大家也传说是伏尔泰写的。这可是一件　

性命攸关的事情，摄政王勃然大怒。一天他在公园里碰　

见了伏尔泰，对他说：“我要让您看一些您从未见过的东　

西。”伏尔泰问：“什么东西？”“巴士底狱的内部！”第二　

天，这个年轻人就见到了那些东西。他被关押了近一　

自然科学史　

有学术水平的注释。伏尔泰为法文版写了序言，高度赞　

扬这位女士的惊人之举。在１９世纪，对于一位女士来　

说，这确实是非常了不起的工作。因为即使是男人，当　

时也没有多少人能读懂牛顿的巨著。伏尔泰高度评价　

他的情人，说她“是一位伟人，她唯一的错误就是她是一　

个女人’’　１【）ｌ。　

伏尔泰对数学物理几乎一窍不通，但对历史、地理、　

社会和文学有渊博的知识。在同居生活中，伏尔泰除去　

继续写作外，还每天给夏特莱夫人讲解全世界的风土人　

年，在那里继续他的文学创作，写诗的水平大有长进。　

“伏尔泰”这个笔名也是在那时候开始使用的。后来，摄　

政王发现这两首讽刺诗不是他写的，就把他放了，为了　

表示歉意，还给了他一笔薪金作为补偿。伏尔泰为了表　

示感谢，给摄政王写了一封信，对摄政王的关怀深表谢　

意，并表示“以后我在巴黎的住处就不劳您费心了”。　

伏尔泰在巴黎的啤酒馆和上流社会的沙龙（客厅）　

中混了８年。有的贵族嫌他出生低贱，又没有任何体面　

的头衔，故意讥刺他，伏尔泰愤怒地回击那个无礼的爵　

士：“我没有显赫的门第，但我的门第将因为我而显赫！”　

爵士先生雇了一群流氓把伏尔泰暴打了一顿，他向　

打手们交待：“别打他的脑袋，那里面还有有用的东西。”　

头缠绷带的伏尔泰向爵士挑战，要与他决斗。爵士通过　

警察局“礼貌”地逮捕了他，并把他驱逐到英国，使伏尔　

泰有幸目睹了牛顿的葬礼，有机会拜访牛顿的亲属，并　

使他从此与牛顿结下了不解之缘。后来他写了《牛顿哲　

学原理》和《牛顿的形而上学》等书，为普及牛顿的科学　

成就做出了巨大贡献，同时把那个苹果落地的故事弄得　

人人皆知，流传至今。　

３年后，伏尔泰从英国回来，重新投入到巴黎啤酒馆　

和上层社会那充满激情的生活中。正当他处于创作的　

兴奋状态时，一件意外的事情发生了。他在英国时曾写　

了一些抨击法国政府的文章，在没有得到他同意的情况　

下，被一个书店老板以《英国书简》的名字出版了。整个　

法国上层社会包括伏尔泰本人都惊呆了，大家都难以置　

信他怎么敢出版这样的书籍。伏尔泰一看要大难临头，　

赶快逃跑。这次他没有一个人跑，而是把他的崇拜者，　

同样才华横溢的贵族夏特莱夫人“拐跑”了。４０岁的伏　

尔泰和２８岁的夏特莱夫人私奔到她远离巴黎的一所庄　

园（西雷庄园）中，在那里过起了浪漫的、充满创造性的　

同居生活。　

在上流社会中，夏特莱夫人是那种被认为决不会跟　

别人私奔的女人，这次却跟伏尔泰跑了。她是著名数学　

物理学家莫培督的学生，精通数学物理，曾把牛顿的《自　

然哲学之数学原理》一书从拉丁文译成法文，还加了很　

情和社会历史，并最终把有关的内容汇集成传世名著　

《风俗论》。夏特莱夫人则经常做一些自然科学实验、纂　

写科研论文，并帮助伏尔泰提高数学物理水平。　

他们在西雷庄园生活了１５年。那里不但成为伏尔　

泰和夏特莱夫人研究与写作的天堂，而且逐渐形成了一　

个小的文化中心。文人、学者、达官贵人纷纷到这里聚　

会和拜访，来聆听伏尔泰先生的各种奇谈怪论。　

伏尔泰的作品与言论对法国人民的启蒙发挥了巨　

大作用，为法国大革命作了思想和文化准备。当法国国　

王路易十六被革命风暴送进监狱后，他在牢房中阅读了　

伏尔泰和卢梭的著作，感叹道：“就是这两个人搞垮了法　

国！”当然，对于学习和研究物理的人来讲，还有特别值　

得注意的东西，那就是伏尔泰对牛顿哲学与物理思想的　

传播起过重大作用。　

６走下神坛的牛顿　

许多书中记载，牛顿少年时代是一个很温和的人，　

青年时代也比较胆小怕事，而且惯于内省。在发表的论　

文受到攻击后，就往回退缩。他老是拖延发表自己的著　

作，《自然哲学之数学原理》这本划时代的巨著，就是在　

哈雷一再劝说下才发表的。应该说，青年时代的牛顿是　

一

个谦虚、谨慎的人。他的主要学术成果，都是在这个　

时期完成的［１－６］。　

牛顿是一个书呆子型的教授。他一辈子没有结婚，　

个人生活由他的妹妹和外甥女照顾。在写作《自然哲学　

之数学原理》的那段时期，“他不做任何娱乐和消遣，他　

不骑马外出换空气，不散步，不玩球，也不做任何其他运　

动。认为不花在研究上的时间都是损失”。他常常工作　

到半夜三更，往往忘记吃饭，当他偶尔在学院的餐厅出　

现时，常常“穿一双磨掉了后跟的鞋，袜子乱糟糟，披着　

衣服，头也几乎不梳”。他总是专心致志地思考，对日常　

生活的每个问题都非常天真幼稚，不切实际。有一个故　

事，说他在自己的房门上开了个洞供猫出入，后来大猫　

生了小猫，他又开了几个小洞供小猫出入。　

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Ｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎａｔｕｒｅ　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．６　

长期的学术争论和受到的人身攻击极大地刺激了　议员，还想弄个肥缺，终于如愿以偿当上了造币厂的厂　

牛顿，学术上的成功也使他渐渐变得傲慢起来。中年以　

后的牛顿不是个讨人喜欢的人物，他沽名钓誉而且有时　

不择手段［５－６，９］。牛顿晚年的大部分时间是在争吵中度　

过的。他首先和天文学家夫莱姆斯梯德发生冲突。为　

长。有人指责他狡诈刻薄，不过在他任职期间，确实打　

击了伪币，稳定了金融。还有人指责他在国会中过分活　

跃。但也有人说，牛顿在国会中其实很少讲话，只听他　

大声讲过一句话：“把窗子关上”。　

了自己学术上的需要，牛顿企图迫使他发表观测数据，　

没有得逞，又指使自己的好友哈雷剽窃他的数据并准备　

发表。可是夫莱姆斯梯德告到法庭并赢得了判决：不准　

哈雷发表这剽窃的著作。牛顿进行报复，在《自然哲学　

之数学原理》一书再版时删去了所有来自夫莱姆斯梯德　

的数据。此后，夫莱姆斯梯德不再和牛顿讲话，他认为　

牛顿是一个“阴险的、野心勃勃的、极其贪婪的沽名钓誉　

者，根本不能容纳不同意见……”，不过他最后还是表现　

与牛顿的成就相比，他的缺点犹如太阳的黑子。牛　

顿对物理学的贡献是无与伦比的。牛顿认为，自己之所　

以成功，是由于“站在了巨人的肩上”和靠自己“不停地　

思考”。晚年的牛顿并不满足于所取得的成就，有一段　

话在一定程度上显示了他在大自然面前的谦虚：“我不　

过像一个在海边玩耍的小孩，时而发现一块光滑的石　

子，时而发现一个美丽的贝壳，但真理的广阔海洋还在　

我的面前有待发现”。　

得比牛顿有度量，较为公正地评价了牛顿，“……归根到　

底是个好人，但生性多疑”。　

１７２７年牛顿逝世，安葬在伦敦泰晤士河边的威斯特　

明斯教堂，与英国历代君主和名人长眠在一起，供世人　

瞻仰。　

（２０１０年１１月１７日收到）　

此外，牛顿又与胡克激烈争吵色彩理论，争夺万有　

引力定律的发现权。与惠更斯学派争吵光究竟是粒子　

还是波。如果说这些争吵大多数属于学术范畴，牛顿还　

［１］吴国盛．科学的历程［Ｍ］．长沙：湖南科学技术出版社，１９９５．　

［２］郭奕玲，沈慧君．物理学史（第２版）［Ｍ］．北京：清华大学出版　

社，２００５．　

比较有理，情有可原的话，与德国数学家莱布尼兹的争　

吵就太过分了。　

牛顿和莱布尼兹争夺微积分的发现权。许多科学　

［３］乔治・伽莫夫．物理学发展史［Ｍ］．高士圻，译．北京：商务印书　

馆，１９８１．　

家卷入其中，为双方辩护。但很多以牛顿朋友的名义发　

表的、为牛顿辩护的文章，实际上是他自己写的。在激　

［４］董光壁，田昆玉．世界物理学史［Ｍ］．长春：吉林教育出版社，　

１９９４．　

［５］赵峥．探求上帝的秘密（第二版）［Ｍ］．北京：北京师范大学出　

版社，２００９．　

烈的争吵中，莱布尼兹犯了一个错误，他请求英国皇家　

学会进行裁决。结果作为皇家学会主席的牛顿，指定了　

一

［６］赵峥．物理学与人类文明十六讲［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　

２００８．　

个完全由自己朋友组成的“公正的”委员会来裁决，而　

［７］赵峥．相对论百问［Ｍ］．北京：北京师范大学出版社，２０１０．　

［８］赵峥，刘文彪．广义相对论基础［Ｍ］．北京：清华大学出版社，　

２０１０．　

且牛顿自己起草了裁决报告，正式谴责莱布尼兹剽窃。　

牛顿还不满足，他又在皇家学会的杂志上写了一篇匿名　

文章，对该报告进行回顾，以彻底搞臭对手。莱布尼兹　

［９］史蒂芬・霍金．时间简史［Ｍ］．许明贤，吴忠超，译．长沙：湖南　

科学技术出版社，１９９４．　

死后，牛顿为伤透了莱布尼兹的心而洋洋自得。今天我　

们已经知道，微积分是牛顿和莱布尼兹各自独立发现　

的。在时间上牛顿略早一些，但他没有及时发表自己的　

［１０］威尔・杜兰特．哲学的故事［Ｍ］．梁春，译．北京：中国档案出　

版社，２００１．　

工作。莱布尼兹发表得要比牛顿早。应该说，他们二人　

都是微积分的发现者。　

Ｇｒｅａｔ　Ｍｅｎ　Ｗａｌｋｅｄ　Ｄｏｗｎ　ｔｈｅ　Ｔｅｍｐｌｅ：Ｉｓａａｃ　Ｎｅｗｔｏｎ　

ａｎｄ　Ｖｏｌｔａｉｒｅ　

牛顿讲过一句名言“我之所以能做出重大发现，是　

因为我站在巨人的肩上”。许多人用这句话来证明牛顿　

的谦虚。然而，那是一个误会。这句名言是牛顿在争夺　

ＺＨＡＯ　Ｚｈｅｎｇ　

Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｂｅｑｉｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉ－　

ｊｉｎｇ　１００８７５，Ｃｈｉｎａ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｔ　ｉｓ　ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｇｒｅａｔ　ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｉ－　

ｂｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｐｈｙｓｉｃｓ　ｍａｄｅ　ｂｙ　Ｉｓａａｃ　Ｎｅｗｔｏｎ．Ｖｏｌｔａｉｒｅ’ｓ　ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇ　

ｒｏｌｅｓ　ｉｎ　ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｐｒｅａｄｉｎｇ　ｐｒｏｐａｇａｎｄａ　ｏｆ　Ｎｅｗｔｏｎｓ　ｔｈｅｏｒｙ　

ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｎｅｗｔｏｎ　ａｎｄ　Ｖｏｌｔａｉｒｅ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ａｓ　ｇｒｅａｔ　

ｐｅｒｓｏｎａｇｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ａｒｅ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｐｅｏｐｌｅ　ａｓ　ｗｅｌ１．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｎｅｗｔｏｎ，Ｖｏｌｔａｉｒｅ，ｐｈｙｓｉｃｓ，ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎ　

万有引力定律发现权时对胡克说的，胡克是个矮子。这　

句话有双重含义，一是承认自己的成就与前人有关，二　

是声明这些成就与矮子胡克无关。　

牛顿一生的后３５年，在学术上没有什么大贡献。　

所有重大的学术成果都是在前半生做出的，只不过有些　

拖延到后半生才发表。　

晚年的牛顿，主要活跃于社会舞台，他担任了国会　

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（编辑：沈美芳）　

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