虽然科学界普遍存在10年法则,但牛顿在大瘟疫期间仅用1年便在微积分、万有引力和光学领域取得突破。

心理学家John Hayes在1989年提出过一个著名的“10年天才法则”,认为无论在艺术还是科学领域,人们在重大突破前都需要10年积累。达尔文在深造10年后的1838年才构想出自然选择学说,爱因斯坦在思考光速10年后的1905年才发表狭义相对论,而Tim Berners-Lee在1990年发明万维网时,距离他编写首个类似网络程序的年份也正好过去了10年。

然而,17世纪的自然哲学家牛顿(Isaac Newton)是个例外。1665至1666年大瘟疫流行期间,身为剑桥大学学生的他回到家乡伍尔斯索普庄园独自工作。在这1年多里,他取得了3项划时代的突破:在数学上,他奠定微积分基础,解决运动与几何难题;在物理学上,苹果落地的启发让他推导出控制物体的力量同样统治着月球轨道,进而形成万有引力定律;在光学上,他通过玻璃棱镜实验证明白光由彩虹各色组成。

挑战天才的10年法则:牛顿如何用1年颠覆物理学

这些突破发生在牛顿积累10年专业研究之前。他在1661年进入剑桥大学三一学院主修人文学科,监护人原本希望他成为英国国教牧师。直到1664至1665年最后一学期,他才开始认真接触科学,而仅1年后大瘟疫便迫使他回乡。虽然海森堡(Werner Heisenberg)在1925年以23岁创立矩阵力学、狄拉克(Paul Dirac)在25岁提出电子相对论性方程也打破了该定律,但他们都有顶尖导师或先前训练。相比之下,牛顿几乎是单打独斗,唯一的例外是接替了老师Isaac Barrow的职位。

根据William Stukeley在1752年出版的《牛顿生平回忆录》记载,牛顿在1726年曾讲述过万有引力的诞生:在谈话的60年前,他独自坐在农舍的苹果树下,看到苹果垂直落地,意识到物质必然拥有引力且来自地心。如果万物皆有此属性,引力便与质量成正比,地球吸引苹果的同时苹果也在吸引地球。

挑战天才的10年法则:牛顿如何用1年颠覆物理学

他的科学之路也伴随争议。为了解释自己拒绝推测引力因由的态度,他在1713年《自然哲学的数学原理》第二版中加入了名言“我不作假说”。在1726年第三版中,他重申假说在实验哲学中没有立足之地,甚至在第一版中就将“假说”一词改为了“定律”。

他与伦敦皇家学会的Robert Hooke就谁先发现万有引力平方反比定律爆发了冲突。他拒绝在序言中提及对方。尽管起初他曾向Edmond Halley表示愿意承认对方的帮助,但在1686年遭遇剽窃指控后,他的善意荡然无存,甚至威胁撤回全书第三卷。

虽然在与Robert Hooke的争执中暴露出虚荣,但牛顿的科学遗产无可匹敌。爱因斯坦在1931年为他的《光学》重印本写道:“幸运的牛顿,幸福的科学童年!”在1973年科学史著作《人类的升华》中,Jacob Bronowski将牛顿比作“旧约之神”,而将爱因斯坦比作“新约人物”,两位天才的碰撞进一步勾勒出这位科学巨人的独特魅力。

原文:https://www.nature.com/articles/d41586-026-02808-7