牛顿的化学兴趣似乎主要在于金属,在于化学亲合力的原因和物质的结构。在他的《光学》第31问题里,有这样一节:
物体的小质点是不是有某种能力、效能或力量,使这些小质点可以起超距作用,不但作用于光而今光发生反射、折射与弯曲,而且互相作用,造成很大一部份的自然现象呢?物体因重力、磁和电的吸引而互相作用已是熟知的事情;这些例子表现了自然之理,因而在这些吸引力之外也许还有别的吸引力,因为自然是极有常规而不会自相矛盾的。至于这些吸引力如何形成,我不在这里讨论。我所说的吸引力也许是靠了冲动或我所不知的方法形成的。我用的吸引力一词,只是一般地指使物体互相接近的力量,不管它的原因是什么。因为我们在探讨吸引力形成的原因风前,必须先从自然现象了解哪些物体互相吸引,和吸引的性质与定律是怎样的。重力、磁和电的吸引,达到相当远的地方,因而常人的眼中也能看见。可能还有作用于极短距离的吸引力,直到现今还没有被人观察到,电的吸引力也许在没有被摩擦所激起的时候也可从达到那样的短距离。
酒石酸盐在空气中潮解,不是由于它对于空气中的水蒸汽的质点有吸引的倾向吗?为什么普通的食盐、硝石或硫酸盐不潮解,岂不是因为它们没有那种吸引力吗?……纯硫酸能从空气中吸收很多的水,到饱和之后才不再吸收以后要在蒸馏中把水蒸发出去也很困难,这不是因为水的质点与硫酸的质点有同样的引力吗?硫酸与水依次倾入一个容器,而混合起来的时候变得很热,这不是说明溶液里各部中有极大的运动吗?而这个运动不是表明这两种液体在混和时,有激烈的结合,因而以加速运动互相冲击吗?
牛顿在炼金术和化学上所花费的时间,比花在使他成名的物理学上的,可能还要多些。他没有写一本有关他的化学工作的书,除了在《光学》一书里所提的问题之外,只能在他的遗稿上找着一点记录。这些文件表明他对于合金特别感兴趣。例如,牛顿说熔点最低的铅、锡、铋合金,其成分的比例为5:7:12。他的这些笔记里节录了许多炼金术的着作,还有关于火焰、蒸馏、由矿石中提取金属,以及许多物质和它们的反应的化学实验的记载。这些手稿经人整理,并附上年表,而在1888年发表,但其节要过于简短,似乎有重加整理的必要。牛顿在化学上,虽然不象在物理学上那样有特出的发现,但他对于化学的见解远远超过当时的化学家。例如,他对火焰的意义就有深刻的认识。他认为火焰与蒸汽不同,就如赤热的物体与非赤热的物体一样。这种看法比亚里斯多德关于火是四元素之一的说法,与当时化学家用盐、汞、硫三原质来解释物质的见解,远远更接近于现代的思想。
牛顿关于物质结构的见解已见上述。他承认了原子说,使它得到正统的地位,虽然那时原子论还不能达到精确与定量的形式,如以后道尔顿所完成的那样。伏尔泰在他的《哲学词典》中有这样一段话:
物质的充实性今天已认为是虚幻了……空虚,已经被承认了;最坚硬的物体都被看做象筛一样多孔,事实上确是这样。不可分割与不可改变的原子被接受了。不同的元素和不同的种类的存在物的永久性都应归功于这种原理。
生物学
前章已经讲过透镜的改进与复显微镜的发明,对动物组织与器官的研究产生很大影响。在我们现在要讲的时期中,学者们,尤其是格鲁(Grew)与马尔比基(1671年)又把这样的方法推广到植物学中。关于植物的细胞与器官的正确的观念也开始形成。
从德奥弗拉斯特(Theophrastus)到舍萨平尼(Cesalpinus),好像没有人注意生殖器官。首先从事这一研究的也许是格鲁。1676年他在皇家学会宣读了一篇植物构造的论文,他讲到雄蕊是雄的生殖器官,并叙述一了它的作用,但把这一学说的功绩归于牛津大学教授米林顿(Thomas
Millington)爵士。杜宾根的卡梅腊鲁斯(Camerarius)、莫尔兰(Morland)、杰沃弗罗瓦(Geoffroy)诸人在巴黎科学院提出的论文中,又添了一些肯定的证据和细节。这些植物学家弄明白了:没有雄蕊粉囊里的花粉,雌蕊的受胎或种子的形成是不可能的。
早期动植物的分类,主要以功利主义的观念为根据或根据表面的显着特点,如把植物分为草本、木本与灌木等类便是。但在1660年,植物学史上的一个杰出的人物约翰·雷(John
Ray,1627-1705年)开始发表论述系统植物学的一系列着作中的第一部着作。这些着作引起植物分类的大改进,同时也促进了形态学的进步,例如对于芽的真正性质的认识便是。约翰·雷最先看到把植物胚胎中的单子叶与双子叶加以区别的重要性,又利用果、花、叶和其他特性,首创植物分类的天然系统,并指出许多植物的纲目,至今仍为植物学家使用。此后他转而研究动物的比较解剖学,又促进了自然的分类,如将动物分为兽、禽和昆虫便是。约翰·雷常与维路格比(Francis
Willughby)一块出外旅行,研究植物和动物,足迹遍于全球。约翰·雷不以古人的见解为最后权威,而将现代的自然历史建立在观察的稳固基础之上。
牛顿与哲学
牛顿工作的两个最大的结果是,(1)证明地上的力学也能应用于星球;(2)从自然科学的大厦中排除掉不必要的哲学成见。希腊与中世纪认为天体具有特殊的和神圣的性质。这种见解已经部分地被伽利略的望远镜所解除了,但牛顿则更进一步加以摧毁。那时哲学与科学仍是混淆不清。连笛卡尔在为天文学建立一种力学理论时,也把它放在经院哲学的相反的观点和认为物质的本质是广延性的形而上学见解的基础上。牛顿摆脱了这些先入之见,实在是一种真正的进步。他对他的研究成果的解释,又包含了多少新的形而上学,我们将要在下面再加以说明。