炒股票的炼金术士:你不知道的牛顿其人

文汇学人12-03 09:42 跟贴 30 条
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▲牛顿

我许诺不讲乏味的万有引力,不讲低幼的苹果故事,要讲你们不知道的牛顿其人。也许我讲的东西里有些你们还是知道的,但我相信至少不会全知道。

牛顿在科学史上的地位

在“八卦”之前,我们还是得看看学术,简单看一看牛顿在科学史上的地位。这个地位是我个人的评判,不一定当作公论。

现在我们通常将牛顿和爱因斯坦并称,确实,在很多意义上可以认为两人并称是有道理的,但是我们若从智慧、事功和影响三个方面来看,那么牛顿肯定是第一号。从这些标准来看,牛顿取得的成就确实是在爱因斯坦之上。如果硬要为爱因斯坦辩护的话,最多只能说爱因斯坦没机会,要是他有机会的话,说不定他也可以处理得很好,但事实上爱因斯坦没有做过这些事。

还有一个大家在一些读物中常常看到的,说爱因斯坦的相对论时空“推翻”了牛顿的理论。在牛顿的理论里,时空是平直的,而到了爱因斯坦的相对论里,时空不再是平直的了,在大质量天体存在的情况下,时空会产生弯曲。经常看到的一个比喻是,把一块方格子的床单铺在床上,把一个很重的球,比如一个保龄球,放在床当中,床不是就陷下去了吗,旁边方格子床单的格子线不就扭曲了吗,这个球就是一个大质量的天体,天体周边的时空就会像床单那样发生扭曲。这个比喻很大程度上还是接近于事实的。其实爱因斯坦的理论并没有推翻牛顿的理论,在物理学上,这样的事情有很多:当一个新理论出现时,它只是将旧理论退化为新理论中的一个特例,也就是说新理论是可以包容旧理论的。在爱因斯坦提出的新理论里,时空是可以弯曲的,只是在相对论效应非常小的时候,时空的弯曲非常微小,看上去就是平直的,这个特例就是牛顿的理论。所以相对论对牛顿理论来说是更高版本,而不是“推翻”的关系。

接下来你们看到的万有引力、微积分、光学。我们现在认为牛顿最主要的贡献就是这三个方面。其中你们肯定首先想到万有引力,第二想到微积分,第三想到光学。但是在牛顿当年,牛顿自己最看重的,最珍视的,最为骄傲的是什么呢?刚好反过来,光学他最重视,微积分次之,万有引力则更像是顺便搞出来的东西。现在我们觉得万有引力很重要,是从对后世的影响来看,但实际上在当时他自己并没有那么重视万有引力。从托勒密开始,到中世纪的科学家,再到文艺复兴之后的开普勒等等,他们都非常重视光学,他们都觉得若能在光学上搞出一个道道,那肯定是一件名垂青史的事情。这个和我们今天的观念相当不同,今天大学里学物理的同学肯定先学力学吧,光学虽然也是物理学不可分割的一部分,但它肯定没有占据最重要的位置。

最后一条,我们要加上处理世俗事务的能力。大多数科学家都是不处理世俗事务的,哪怕处理也是相对很少的,比如爱因斯坦要处理的世俗事务就比较少。牛顿处理世俗事务是非常厉害的——当造币厂厂长还不算厉害,他还做过更厉害的。

牛顿形象的变迁

我们再看牛顿形象的变迁。对牛顿一直有造神运动,这个运动至少从他刚去世就开始了。人们为什么要造这个神呢?有原因。因为牛顿去世是1727年,那个时代正是科学高歌猛进的时代,人们很希望有一些科学的偶像,供自己崇拜。这也许和当今的我们需要追星追小鲜肉差不多,小鲜肉也是造神造出来的。所以造神这个事情会有很多方面的合力,和牛顿有利害关系的人需要造神,普通的公众也希望看见这样的一个神产生,媒体也愿意这样做,所以各方面是合力。

我们先说丰特奈尔(B.le B.de Fontenelle),他是最早开始造神的人。丰特奈尔是法国皇家学会的秘书,那牛顿不是英国人吗?但牛顿活着的时候是法国皇家学会的外籍院士,所以他一死,丰特奈尔在这件事情上履行职责,甚至比英国皇家学会的秘书还要尽职,他赶紧写了一篇《艾萨克·牛顿爵士颂词》(Elogium of Sir Isaac Neuton)。而且丰特奈尔是一个文学爱好者,是著名的戏剧家高乃依的外甥,有家学渊源,听上去像是一个文青,所以他的造神运动里那些文学性的歌颂之辞还是非常厉害的。比如说他举了一个例子,说英国当时的王后,她能够对牛顿爵士提出一些问题,而且王后认为牛顿爵士能够给她很好的回答,王后觉得她能够和牛顿生活在一个时代,并且能够结识牛顿,是非常幸福的。拿英国的王后来说事,衬托牛顿,这样的颂扬段位还是很高的。

▲丰特奈尔

丰特奈尔的颂词中,还有颇富科学史与科学哲学价值的部分,他写道:“不知道引力由什么构成。牛顿爵士本人对此略而不论。……他只考虑、比较并计算这种吸引的效应;……然而这些原因确实是隐蔽的,他留给其他哲学家去探索。”就是说牛顿虽然发现了万有引力理论,但是他并不能够解释宇宙间为什么会产生万有引力,只是告诉我们了万有引力存在的表现形式和数学规律。丰特奈尔解释说牛顿爵士愿意把这个问题留给后世,这当然可以视为套话,但是即使到今天你也得承认这个话没错,因为事实上到今天也没有人能解决这个问题,没有人能解释为什么宇宙中会存在着万有引力。

第二个造神的人是司徒克雷(W.Stukeley),他写的文章标题叫《艾萨克·牛顿爵士怀思录》(Memoirs of Sir Isaac Newton’s Life)。司徒克雷是牛顿晚年的忘年之交,一个小青年,经常跟牛顿在一块聊聊天。牛顿是个一直不结婚的老光棍。晚年的时候有他的外甥女凯瑟琳替他管家。这个女子据说还是一个美女,她还是当时财政大臣的情人,而财政大臣是牛顿的老朋友。牛顿的家庭就是这样,很简单的。而司徒克雷经常陪晚年的牛顿,那当然,这么大一个伟人死了,能有一个有机会和他在一起相处,平常听他谈什么话,看他做什么事的人来写写他,还是让人兴味盎然的,所以司徒克雷的《怀思录》影响也挺大。在这个《怀思录》里司徒克雷当然歌颂牛顿。很多人觉得你一看就是个粉丝,一个不怎么懂科学的人,有机会和这么一个大科学家在一起亲近,那当然无限崇拜。所以有些人认为司徒克雷的造神是不自觉的,甚至有可能受了牛顿本人的影响。

▲司徒克雷

再往后,牛顿就被造成了科学之神,等到牛顿传到中国来,我们也跟着造神。事实上牛顿的学说,传到任何一个国家,几乎都伴随着造神。关于这个苹果树的故事,当然大家都听说过了,说一个苹果掉在牛顿头上,启发了他,弄出了万有引力理论。实际上很多人都不相信。前些年我去剑桥,当地人就领我去看一棵很小的树,那棵树好像就比教室里的这盆玩意儿稍微大一点。旁边有个铭牌写着,说这就是牛顿当年的苹果树,你想这谁会信?所以这种故事不能当真。在科学教育过程中,人们弄出了不少类似的故事来。

下面这个事情比较重要。牛顿死后,人们在他的住宅里清点他的遗产。包括他所有留下的东西,无论什么大大小小的东西都记录在案,包括他的藏书等等,形成一个叫做《伊萨克·牛顿爵士的所有有形动产和证券的既真实又完整的财产清单》的文件。当时这个文件弄出之后,很长时间销声匿迹,也许被弄丢在什么角落里了。

后来到了20世纪,有一个名叫维拉米尔(R.de Villamil)的英国皇家工程兵退役中校,不知道他用什么法子,居然把牛顿的《财产清单》搞到了手,他如获至宝,因为这个清单里面有很多关于牛顿生活的第一手的材料。比如说那里头详细记录了牛顿一共有多少藏书,都是些什么类型的书等等,后面我们会说到。

维拉米尔中校弄到牛顿的《财产清单》之后,写了一个新的牛顿传记《牛顿其人》(Newton:theMan)。这个退役工程兵中校那点科学知识,我估计是很有限的,他怎么能写牛顿传记呢?可是这个传记前面居然还有爱因斯坦写的序!说我们要感谢中校,因为他给了我们一些非常鲜活的材料。他了解牛顿的很多故事,比如中校统计了牛顿手里的股票,并评估了牛顿炒股的成绩。等会我们会看到,牛顿炒股的成绩看来还不错,但是也没有我们想象的那么好。说起来那么聪明的人炒股,那还不得赢得“一塌糊涂”吗?事实却不是这样。

维拉米尔中校写的牛顿传记,其科学之神的形象还是照旧,只不过他丰富了这一形象,提供了很多侧面。

下面的事情就麻烦了。1936年苏富比拍卖行拍卖了一宗叫做“朴茨茅斯收藏”的东西。在这次拍卖中,牛顿生前留下的一些秘密手稿流传出来了。我们前面提到的《伊萨克·牛顿爵士的所有有形动产和证券的既真实又完整的财产清单》里,并没有包括牛顿的秘密手稿,而在“朴茨茅斯收藏”里有他的秘密手稿。

这个秘密手稿包括了牛顿的宗教异端思想和炼金术活动,也就是我们书上经常说的牛顿晚年研究神秘主义,“滑入了唯心主义的泥潭”,其实这个说法是不准确的。什么叫牛顿的晚年?牛顿1727年去世,如果称为晚年,总得是1700年之后那才叫晚年吧?牛顿活了85岁,在那个年代这是非常长寿的了。其实牛顿很早就搞炼金术了,只不过他怕别人知道他搞炼金术,所以一直是偷偷搞的。如果我们认为搞炼金术是在一个“唯心主义泥潭”里,那牛顿不是晚年才滑进去的,他从青年时代起就一直在那泥潭里,就没出来过。

1936年“朴茨茅斯收藏”拍卖,大家猜这个收藏被谁给拍到了?被一个你们肯定听说过他名字的人——经济学家凯恩斯(J.M.Keynes)拍到了。皇家学会知道凯恩斯把牛顿的秘密手稿拍了去,居然委托凯恩斯说:你既然掌握了这个秘密手稿,你就写一个新的牛顿传记;1942年是牛顿诞生300周年,你就在300周年纪念会上宣读你写的传记吧。凯恩斯还真答应了,而且他也真写了。

但是我们知道1942年是什么年头?二战,谁还顾得上开牛顿的纪念会?所以一直到1946年才来开这个会。等开这个会的时候,凯恩斯又死掉了,但是幸好他已经写好了传记,也叫《牛顿其人》(Newton,the Man)——和维拉米尔中校写的牛顿传记标题原文只有一个标点符号不同,于是让凯恩斯的弟弟来宣读。这个传记收入了《皇家学会牛顿诞生三百周年纪念》(Royal Society Newton Tercentenary Celebrations,1974)文集中。

在这个传记中,凯恩斯认为牛顿压根就不是一个科学家,而是一个是“最后的巫师”(The last of themagicians)。凯恩斯用了一些非常夸张的说法,说在牛顿写《自然哲学之数学原理》的这些日子里,他那炼金术的炉火也没熄灭,一直在搞他的神秘主义研究。也就是说,让你觉得好像是牛顿业余才搞出一点万有引力的,所以牛顿一直在“唯心主义的泥潭”里。在《皇家学会牛顿诞生三百周年纪念》文集问世之前,无数的牛顿传记都把他当成科学之神来写,而此后人们对牛顿的评价就变了。现在一个影响比较大的传记是怀特(Michael White)写的。怀特的标题就叫《最后的炼金术士:牛顿传》(Isaac Newton:The Last Sorcerer,1997)。可见牛顿科学之神的形象完全变了。

▲《最后的炼金术士:牛顿传》

事实上在1946年之后,我们可以认为牛顿先前的科学之神形象已经坍塌,至少在学术界来说是如此。但在学术界坍塌并不意味着在公众中也坍塌,比如说你们来听这个讲座之前,在你们脑子里牛顿就仍然是科学之神,你们不会认为他是炼金术士的。等会儿听完了讲座,你们是否还认为他是科学之神,又再说了。实际上牛顿当然仍是伟大的科学家,但他确实还有好多方面我们以前不熟悉。

牛顿隐秘的炼金术活动和异端宗教信仰

我们来看看“唯心主义泥潭”里的炼金术。牛顿1667年起自学化学,1669年已经开始做炼金术实验。由于当时炼金术在英国的名声不是很好,15世纪初国王有法令“所有私造白银、黄金的都属非法”,所以炼金术本身有非法行为之嫌,很多人不愿意公开,牛顿就是其中之一。他在炼金术的圈子里没有使用真名,不想被别人发现。

牛顿通过一个名叫库伯(William Cooper)的人购买了大量炼金术方面的书籍,还装备了自己的实验室,从1669年起开始在家中做炼金术实验。牛顿承认波义耳是他炼金术的导师,最开始按照波义耳的方法做实验。几次下来都失败了。由于炼金术的隐秘性,使用别人的方法很容易出错,于是牛顿决定自己寻找出路。

牛顿的炼金术段位,最高也就是他制得了“轩辕十四锑”——将锑元素和铁作用起来制得的一种具有漂亮光芒的晶体。搞炼金术的人相信这是制造点金石的原料。牛顿在1670年制得轩辕十四锑之后,在手稿里写道:这只是万里长征的一小步,任重道远,他还要继续研究。牛顿又扩大了自己的实验室,然而1677—1678年冬天,他的实验室失火,烧掉了大部分仪器和手稿,对牛顿打击颇大。之后牛顿又陆陆续续从事炼金术实验,成果甚微,轩辕十四锑成为他在炼金术领域的最高成就。

这里我们能看见的是,牛顿没有在炼金术上取得成就。用今天的眼光来看,这是可以理解的。炼金术本就是虚妄之事,即使牛顿再伟大,也无法让虚妄之事成功。

英国人不承认梵蒂冈对本国宗教的领导地位,他们让坎特伯雷大主教成为自己国家的宗教首脑。在英国正统的教义是相信“三位一体的”,而牛顿信仰的教派是发端于公元4世纪的“阿里乌派”,认为耶稣不能和上帝合而为一,即圣父和圣子不能合一。牛顿死后,在他的遗物中发现了秘密手稿,反对主流的“三位一体”,这就属于异端了。牛顿生前一直成功地隐藏着自己的异端信仰,之后这些秘密手稿神秘失踪,直到1936年拍卖“朴茨茅斯收藏”,其中包

括这部分手稿,牛顿的异端宗教信仰才被世人发现。

牛顿的经济状况和股票投资

下面我们讲牛顿的经济状况。牛顿出身清寒之家,前面我已经说过了,当剑桥卢卡斯讲座教授年薪只有100英镑,外加提供食宿。后来他出任造币厂督办,年薪是450英镑。刚去的时候他的年薪小于此数。当时这个造币厂有一个厂长,所以这个厂长和督办两人之间是一种什么关系?到底是督办受厂长的领导,还是厂长受督办的领导,又或是他们两个人平权?牛顿是一个有学术研究能力的人,他一去就先把以前的文件找出来研究,目的是要搞清楚他这个督办的权力到底是多大。他跟财政部说,他的年薪必须跟厂长一样多,而且他接着就做了好多解释,要让自己的实际的权力比那个厂长还要大。最后财政部同意了,给牛顿年薪450英镑。

到了晚年牛顿的收入就越来越高了,年入2000英镑。这个时候已经包括了以钱赚钱的方式,资本获利升值那种性质的,就不光是他的工资了。到最后他去世的那年,年入达到了4000英镑。

前面我们说到,退役工程兵中校维拉米尔特别关心牛顿的股票投资,他详细评估了牛顿手里的股票。南海股票是股票史上非常著名的股票之一,当年好多人在南海股票上赔得倾家荡产,这支股票就是因此而载入了证券交易史册。而牛顿手里恰恰拿着南海股票,而且他长期被套牢。维拉米尔中校详细考察了牛顿持有的南海股票曾经有过什么状态,结论是曾经有过一个机会,牛顿可以获利2万英镑高位出货,但他却没有卖出。到他去世时仍持有着南海股票,此时这股票已经亏损了4000镑。当然仅从炒南海股票来说牛顿的成绩还不算太坏。他在最后那年年入就有4000镑,这样看来不过是亏掉了一年的收入而已,对他来说已经不是什么伤筋动骨的事情了。

牛顿的藏书与爱好

我们再来看牛顿的藏书和手稿。在维拉米尔中校拿到的那份《财产清单》里,牛顿去世时留下藏书1896册,其中与炼金术有关的书籍169种。

什么叫做与炼金术有关的呢?其实就是两类书:一类是直接讲炼金术的,还有一类是讲化学的。在牛顿那个时代,化学(chemistry)和炼金术(alchemy)这两个名字是同时存在的。今天很多人会觉得炼金术是伪科学,化学是科学。当时有些人愿意说炼金术是化学,也有些人无所谓。炼金术自己另外有个小圈子,它是很隐秘的。比如今天你去查维基百科查出波义耳(Robert Boyle),他的身份是化学家,其实波义耳也是一个非常重要的炼金术家。只不过当时搞炼金术的人有一种是不搞化学的,纯粹搞炼金术,整天就是公开讲炼金术;还有一些人依违于这两者之间,他们不大愿意讲自己搞炼金术,有时候把它说成化学。而波义耳是公开的,既讲化学也讲炼金术。牛顿其实在很年轻的时候就先自学化学,学了两年后他就开始搞炼金术。波义耳是他炼金术方面的导师,所以与炼金术有关的169种书里面既包括了炼金术,也包括了化学,因为这两个本来就分不开。

牛顿的藏书里很少有文学作品,所以维拉尼尔中校认为牛顿是个乏味的人,他根本就对文学没兴趣。牛顿有一些旅行方面的书,其中有关于中国旅行的书。有一些经典,但是不多,总的来说牛顿是一个缺乏文学爱好的人。牛顿的藏书现在收在剑桥大学的三一学院,倒是挺合适的。

牛顿宅子里有一件小器物,是象牙雕的他本人的像,是别人送给牛顿的,维拉米尔中校说,除了这个小雕像让他觉得跟美还有点联系,宅子里的任何器物跟美都没联系。在他的描述中,牛顿是一个特别无趣的人。当然这个中校的描述到底有多准确,也很难说。

另一件关于牛顿的事情是他不近女色,很多人都是这么说的,其中比较著名的一个说法来自伏尔泰。伏尔泰当年跑到英国去时,牛顿已经去世,但是伏尔泰赶上了牛顿的葬礼,他看到了牛顿在英国享受的哀荣,自己回到法国后就写了文章介绍牛顿。后来他还自诩说是他最早把万有引力理论介绍给法国人的,其实伏尔泰就是个文科男,万有引力估计他也搞不懂。但是伏尔泰强调说,他遇见了牛顿临终时照顾牛顿的医生,医生明确地告诉他,牛顿对任何女性都没兴趣。(本文节选自上海交通大学教授江晓原11月15日在复旦大学的讲演。)

极简的牛顿大事年表

这是一个极简的牛顿大事年表,这个年表和我们后面要讲的事情有许多关系,所以你们可以先看看,记住一些重要的年份。

1642年,牛顿出生。

1665年,也就是牛顿23岁的时候在剑桥拿的文学士学位,不是科学的,当然,他那个课程里是要学科学的。

1669年,牛顿27岁,任剑桥大学卢卡斯讲座教授,这个位置是他老师让给他的。当时这个讲座教授年薪是100英镑,外加学校提供食宿。牛顿一辈子都是一个单身汉,没结过婚,所以所提供的食宿就是他个人的食宿。

大家一听剑桥大学卢卡斯讲座不得了,刚去世不久的霍金也是这个讲座的教授,很多人都以为这个讲座是一个非常高的荣誉职位,当然霍金就任的时候确实如此,但牛顿时代这个讲座的情形恐怕不是我们今天想象的那样。牛顿当卢卡斯讲座教授的时候,大多数日子他上课时一个学生都没有,在这种情况下为了表示自己是忠于职守的,牛顿就一个人对着空空的教室讲15分钟,讲完便回去。据说,在他担任教授的许多年里,只有一个学生试图去听,但听了几次课后听不下去了,便也不去了。牛顿起先对着空屋子讲15分钟,这挺考验人的。牛顿讲了一段时间还是没人听,也就没有再坚持讲下去了,但他仍继续领100英镑年薪,这便是他做讲座教授时的情况,挺狼狈的。

1669年,牛顿顿用拉丁文写成《运用无限多项方程的分析》(De Analysiper Aequationes Ngumero Terminorum Infinitas),简称《分析学》,这是关于微积分的第一部比较完整的著作,尽管两年前他已经写过一些相关的文章,但连同这本书当时都没有出版,多年以后才出版。

1673年,牛顿31岁,当选为英国皇家学会会员。那时皇家学会刚刚成立13年,一堆发起人,如果当时各位是当中某一位发起人的朋友,说不定也能成为发起人。最初在场的就是它的原始会员,远没有今天这样的地位,当然任何事情首创的时候都这样。

1687年,牛顿出版了《自然哲学之数学原理》(Philosophiae Naturalis PrincipiaMathematica),这个年份非常重要,因为万有引力理论就是在这本书里提出来的,目前本书已经至少有两种中译本。

1669年,牛顿54岁,出任皇家造币厂的督办。这件事情极其有趣,通过这件事你们将看到一个完全不同的牛顿,给人们留下极其深刻的印象,没想到牛顿会是这样的一个人。

1703年,牛顿当选皇家学会会长,此时离他当选为会员过了30年。

两年之后,1705年,牛顿被授予爵士,可以在名字前冠上Sir,所以我们常看到的称呼是艾萨克·牛顿爵士,这是一种不可世袭的贵族称号,作为对有贡献于英国的人的嘉奖,封爵这一传统一直保存至今。牛顿本人原不是贵族,他出生的家庭是很清贫的,但他被封了爵位之后,也可以算是贵族了。

1727年,牛顿去世。

作者:江晓原

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