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是什么使月亮一直悬挂于高空？它为什么没有坠落到地面，或者干脆飞走？为什么所有物体都有一定的重量将它们拉向地面，又为什么总是垂直下落？古希腊和文艺复兴早期的哲学家们尝试揭开轨道和物体的奥秘，却徒劳无果；牛顿运用了当时所有的数学知识，并进一步发掘出更多的知识。
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太阳直径是月亮直径的400倍，而太阳与地球的距离也刚好是月亮与地球距离的400倍，这一惊人的巧合解释了为什么它们在天空中看起来大小差不多，并且从数学的角度解释了出现日全食的可能性。天体从升起到降落跨越的地平线为180度，这两个天体在空中所占的弧度对应的角度则是0.5度，这意味着你可以在整个天空中排列出360个相连的月亮。也许是巧合，也许是天意，如果你躺在伍尔斯索普的苹果园里，凝望那棵古老的苹果树，一颗苹果在天空中所占弧度对应的角度也是0.5度。牛顿关于物体下落的思想实验和月亮受地球牵引的思想实验都是在伍尔斯索普开始的，后来他又初步简单计算了月亮的大小、月亮与地球的距离、运行的速度，思考了牵引的力量是什么，这都对他的思想实验起到了促进作用。尽管他还需要很多年才能创造关于万有引力和热学定律的综合术语，但是在林肯郡乡村的那段日子里，牛顿凝望着月亮，有时甚至直视太阳，他在那片土壤中播下了未来的种子。
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起初，皇家学会缺少自己的正式聚会场所，但是聪慧的成员们并没有原地等待，而是时刻谨记拉丁语格言——切勿轻信人言（Nullius In Verba ）。这座当代“所罗门宫”将一切新知识建立在证明的基础上。知识界采用了培根提出的经验主义思考过程，质疑旧观念，检验新理论，报告新发现。学会从最一开始的中心人物就是罗伯特·波义耳，他是一位又高又瘦的爱尔兰贵族，毕生致力于科学实验。现在每个化学专业的学生都非常熟悉他解释气体状态的波义耳定律，而这在17世纪是异常深刻的见解。波义耳长期以来的实验室助手是英国人罗伯特·胡克，他是一位杰出的技术科学家、器械和仪器的制造者，也是个脾气暴躁的搭档。
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从一开始就参与其中的还有克里斯托弗·雷恩，一位博学的解剖学家、天文学家、物理学家，但他最著名的还是建筑师的身份。1666年，雷恩的无穷精力和精巧的建筑学知识得到了实践的机会，一场大火将伦敦市中心的所有建筑夷为平地，而一些占卜师在此之前曾因为惧怕这个年份中“666”的隐喻，预言了那年将有火灾发生。
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学会中天才荟萃，没人宣称自己是顶尖科学家或者哲学神童，令他们与众不同的是这里集合了行业专家，属于世界首创的科学组织。“早期科学更多是依靠协作而不是孤独的深思”，[25] 这话说得没错，不过伍尔斯索普的那位年轻人属于例外。
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不论是在伍尔斯索普还是在剑桥，或是在后来的伦敦，牛顿的非同寻常之处都是他的专注力。一个崇拜者问他如何想到引力的概念，牛顿答道：“不断地思考。”遇到理论瓶颈时，他真的会废寝忘食。他不喜欢运动，也没有业余爱好，对吃喝玩乐或是兄弟会都没有什么兴趣；唯有知识探索引诱着他。他破解了潮汐的秘密，却从来没有见过大海——这是多么不可思议的事；然而他清心寡欲的生活方式却创造出对物理运动、光和引力的深刻见解。在现实世界中，他对世界运转机制的那份强烈求知欲，就从来没有超出以他为中心半径100英里的范围。
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在伍尔斯索普，牛顿在学术上是孤独的。1665年，他开始探索数学课题和哲学课题，首先是证明二项式定理，而二项式定理直到今天仍是数学的基础。这位23岁的年轻人做了多少农活和家务？我们不清楚，但是很明显他进行了巨量的脑力劳动。
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对于那些曾经在高中和大学的微积分课程中苦苦挣扎的读者来说，一个人先后发明出微分和积分的过程是有些惊人的。（关于发明微积分的先后顺序，牛顿和德意志人莱布尼茨争论了很久，牛顿从未将这一荣誉拱手相让。）牛顿发展了微积分数学，以处理他思考行星运动和引力的性质时所面对的复杂计算。接着他抛开新制造的数学武器，又转去研究自己在剑桥外乡村集市上购买的玻璃三棱镜。
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天空中的彩虹始终具有相同的颜色排布（红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫）；但除此顺序之外，人们对其一无所知。它们为什么总是以相同的颜色顺序出现呢？牛顿回到自己楼上的卧室，他在木板上开了一个小孔，用木板覆盖住室内那扇朝南而开的小窗，这样就能够分离出一束射入暗室的光线。这一束午后的日光，尤其是在阳光明媚的冬日，会穿过棱镜，衍射成一道彩虹洒落在远处的墙上。牛顿的神来之笔是，他在分离出来的一条光束路径上放了第二个 棱镜，想观察会不会出现第二次色散，出现另一道彩虹。亲爱的读者，你猜是会出现另一道彩虹，还是光束保持了它原本的颜色，又或者变成另一种颜色？
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答案是，第二个棱镜折射出的是相同的颜色。根据这一结果以及其他的一些表现，牛顿得出结论，阳光或白光，是由彩虹的颜色组成的。为了确定这一点，他设计了一个实验，设置好一系列棱镜或镜面的角度，使光线最终聚焦在一点。当不同颜色的光汇聚在一起，就产生了白光。“牛顿的日光色散实验仅由两个棱镜折射完成，如此精妙的构思，如此小心的操作，再加上精确的描述，堪称科学史上的里程碑。它确立了有关自然的伟大真理，也为从观察到理论的推导艺术提供了榜样；它如同来自往昔的灯塔投来的一束光，令皇家学会同时期的其他活动都黯然失色。”[26]
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在伍尔斯索普的“奇迹之年”里，牛顿还进行了有关引力理论的基础研究：探索月亮为什么在高速行进和自转的同时，仍然能够高悬在我们头顶，没有飞走或者坠入地面。他仅仅通过基本的估算和新的数学知识，就能够向自己证明所有的物体都有引力，有史以来第一次理解了物体为什么会下落，水为什么会流动，炮弹射出后为什么在空中划出弧线，以及天体为什么能在空中运行。这些概念在后来的几年中支持了他的热力学定律，但是此时，当牛顿漫步于庄园，他更喜欢仰望月亮，他终于明白是什么力量使它悬于高空，这让他心中充满快乐。
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至此，牛顿所见之处的一切已可令他心满意足。月球在空中沿着轨道运行；阳光照射在伍尔斯索普农场的小溪上，让水面波光粼粼；苹果“咚”的一声掉在果园的草地上；邻家男孩儿扔出的石子划出一道弧形轨迹；甚至就连他自己眼睛的功能都符合他正在探索的力学定律。牛顿是一个非常虔诚的人，他的这些观察使他相信，周遭的一切都符合自己提出的“机械宇宙观”的概念，那是一种有秩序的现实，只要他潜心研究，其中道理皆可知晓。他后来总结道：“在1665—1666年瘟疫大流行的那段日子里……我的数学与哲学创造性思维正值巅峰。”在林肯郡的那片荒野中，牛顿对地球的看法转向了一种新的哲学理解。在对知识的考察中，“这是思想史上独一无二的”。[27] 牛顿清楚，只有他自己 理解了机械运动的规律，这使他格外快乐。直到多年后，他才迫不得已将自己的发现透露给皇家学会成员。
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牛顿在自己的奇迹之年取得了重大的研究成果——创造出现代数学、光学和力学；之后，他回到了剑桥，因为导师艾萨克·巴罗（Isaac Barrow）退休，他接替了巴罗的席位，迅速晋升为卢卡斯数学教授。（最近一位为我们熟知的卢卡斯教授是斯蒂芬·霍金。）巴罗是皇家学会早期成员之一，他离开了剑桥，前往伦敦，成为学会和他的剑桥门生之间的纽带。多年来，巴罗一直敦促牛顿与伦敦及其他各地的多位成员取得联系，但是这位隐居避世的教授竭尽全力避免与他人联络。十年后，1675年，艾萨克·牛顿终于在皇家学会的一次会议中露面。
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随着时间的流逝，牛顿克服了孤僻和嫉妒心理。起初，他坚决不透露自己的发现，但是一小圈信得过的朋友，例如艾萨克·巴罗、罗伯特·波义耳和埃德蒙·哈雷，劝说他揭开那层遮住秘密的朦胧面纱。人们初次领略他的天才是试用他亲手制作的望远镜。后来，牛顿有关科学研究的文章开始如涓涓细流，经年累月，陆续传递到奥尔登堡手中。对于一个致力于信息传播的学会来说，这些来自身边智者的记录拨弄着每一个人的心弦，令他们眼前一亮，同时也感到自愧不如。
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另一种新发现在此不久之前降临英伦海岸：咖啡。伦敦的第一家咖啡馆在1652年开业，到1663年，伦敦的古罗马城墙内已经有82家咖啡馆。[28] 正当皇家学会兴起之时，“咖啡出现了，它被称为醉酒、暴力和欲望的解药，一种纯粹思考、思辨和智慧的催化剂”。[29] 启蒙运动正在这座城市中生机勃勃地展开，在大街小巷的咖啡馆，在家家户户的屋檐下，牛顿等人成为争论的焦点。
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1687年，艾萨克·牛顿出版了他的杰作《自然哲学的数学原理》。我们人类非常幸运，因为善于社交的哈雷能够循循善诱，说服本不情愿的牛顿分享其力学和数学的想法。《自然哲学的数学原理》是牛顿的一部力作，是科学史上最重要的著作之一。在这部著作中，牛顿以无人能及的聪明才智，精心讲解了物理定律、引力原理、天体运行以及物体运作背后的原因。这本书为科学革命做好了准备。
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牛顿后来升任皇家学会会长和英格兰王室铸币厂总监。他于84岁时与世长辞，终身未婚，没有子嗣。他虔诚地信奉宗教并潜心研究炼金术，曾经被经济学家约翰·凯恩斯描述为“最后一位魔法师、最后一个巴比伦人和苏美尔人、最后一位伟大的思想者，以一双发现的慧眼观察着有形的知识世界，人类还不及万年的知识遗产，最初也是在这样的目光下建立起来的”。[30] 无论牛顿多么渴望探究宗教和魔法，他发现的都是一个新的“世界体系”，这个体系为未来所有的高级运算提供了基础的数学结构，包括发射宇宙飞船去探索彗星和其他行星所需要的数学知识。
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本书在这里要讲的并不是彗星和宇宙飞船，而是科学的诞生，它为医学的兴起提供了支持，奠定了基础。正是17世纪的科学家们从理论上说明，我们能够以科学方法调查研究并系统整理这个世界。其中最著名的科学家就是培根、笛卡儿和牛顿。“在西方哲学家中，培根或许是最早给自然科学中的有意义发现赋予‘自然法则’这一概念的人。当他在定义中提到‘法则’（law）的概念，这种法则既非出自一位神圣的立法者之手，也非上天的安排或监视，更不为目的论服务。”[31] 笛卡儿和牛顿以充分的理由宣称他们的发现是普遍真理和定律。这种思维方式将打开医学现代化之路的大门。牛顿去世不过几十年后，又一名不平凡的人物抵达伦敦，成为世界上第一位讲科学方法的外科医生。
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虽然皇家学会才成立短短几年，但其成员立即意识到灵感和变革的浪潮将彻底改变他们的人生。于是他们决定撰写学会的创办史，这是一个大胆的举动，甚至有些浮夸。1667年，学会获得国王的特许刚过五年，托马斯·斯普拉特就撰写了《皇家学会史》（The History of the Royal Society of London for the Improving ofNatural Knowledge ）。卷首插图为国王查理二世的半身像被戴上桂冠的版画，两侧为弗朗西斯·培根和学会第一任会长威廉·布隆克尔（William Brouncker）。
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在《皇家学会史》的序言中，斯普拉特声明将此书献给他们的王室资助人查理二世，将人类从“谬误的束缚”中解放出来的荣耀应当归于国王。接下来，斯普拉特反思了古人对旧时哲学家的看法：
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显而易见，古人对取得自然发现者充满敬意，他们赋予其神圣的荣誉……自然的探索者、思辨学说的传授者，乃至自然的征服者本身都应享有高贵的声誉 。［引文强调部分为引用者所加］
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最后，斯普拉特提出，荣誉和纪念不仅仅属于发明家，还应该属于国王。他总结道：
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真神本身并未忘记向我们指明世俗技艺的价值。从亚当到挪亚，世界上第一代君主的历史中并没有提到他们的战争或者胜利。记录下来的却是，在他们生活的许多年里，教会了子孙后代牧羊、耕作、种植葡萄、搭帐篷、建造城市、弹竖琴和风琴、制作铜器和铁器。如果他们因一项自然发现或机械发明而得到神圣的纪念，那么陛下肯定会因为创立了发明家一脉相承的传统而流芳百世 。［引文强调部分为引用者所加］
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如其所言。皇家学会的会员们发现了原子裂变、氢、双螺旋结构和电子。他们发明了万维网，创立了同行评议制度。这个世界上的首个科学组织，是一座真正的所罗门宫，它为现代科学的发展铺砌出未来之路，从而为医学在19世纪转变为科学学科奠定了基础。不过，我们首先看到的是，一位性格粗犷的苏格兰人来到伦敦，他从未接受过正式教育，却不可思议地成为世界上第一位讲究科学方法的外科医生。
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[1] Thomas Sprat, The History of the Royal Society of London for the Improving of Natural Knowledge (London: 1667), p.53.
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