如果选择物理学的三座最高峰的话,个人认为无疑是牛顿力学、相对论和量子论。牛顿三定律特别是第二定律(力是运动改变的原因)加上微积分,全面深刻地对我们生活的这个世界的各种现象做出了解释,奠定了现代科技的基础,可以认为我们现在享受到的一切便利,都是在牛顿基础上的发挥。牛顿第一定律(惯性定律)主要贡献人是伽利略,牛顿主要是做了个总结;牛顿第二定律是个惊人的发现,这个绝对需要无比深刻洞察和思辨才能突破千百年人类形成思维定式,结合牛顿自己创立的微积分,几乎可以解释所有现象。这是人类科学史上的一次飞跃。相对于牛顿力学,爱因斯坦相对论颠覆性的改变在于否定了绝对时间和绝对参照物的存在,从而改变了我们对空间和时间认知的概念,即时间和空间是物质相互作用的结果,而不是物质相互作用的背景。当然这并不是对牛顿的否定,而是对其的完善。在牛顿时代,人类还在地面上以龟速行走,没有蒸汽机,没有火车,相对于漫长的时间,人的一生短暂得如沧海一粟,那个时代理所当然认为存在时间和空间都是先念的绝对的存在。在牛顿时代里甚至没有人提到什么时空观,所谓的时空观都是相对论提出前后的事情,到那时有了对比才意识到有这么回事。我们知道,所谓的运动都有一个参照物,比如说人走路速度5km/h,火车速度100km/h,那是相对地面;地球以20km/s公转,那是相对于太阳,那么太阳运行的速度,宇宙中各星体运行的速度是相对什么参照系呢?在此之前,人们普遍认为,存在一个绝对静止的参照系,各种物体相对这个参照系存在一个绝对的运动,时间相对这个参照绝对的流逝。这个观念,和我们日常认知非常符合,在人类获得更开阔的视野之前,千百年来生活中我们自觉不知觉都是以地面作为绝对参照系,所以很容易把这个认知推向全宇宙。
牛顿运动三定律的前两个实际上是伽利略给出的,第二定律包含了第一定律,牛顿的伟大在于他洞察到了缺失的作用与反作用定律,也就是第三定律,有了第三定律才是一个完备的体系,万有引力定律是在开普勒的行星运动几何基础上得出来的。牛顿的另一开创性工作在于他发展了怎么应用他的三定律来计算具体物理对象的非凡的数学技巧,从这点来说,莱布兹尼在微积分上的成就是无法比肩牛顿的。另外,物理学当中及其重要的几个守恒定律其实就是牛顿动力学三定律的推论,包括动量守恒,角动量守恒和能量守恒,惊不惊喜,意不意外。非常简洁容易理解的(中学物理就会教授)的三个定律在当时的科学框架下已经可以包罗万象了,这就引发了自由意识和决定论一大哲学疑难的大讨论,尽管后面这个疑难添加了许许多多的新东西,但是今天也依然没有定论。还有永动机事也就不再会耗费优秀的脑力了。
爱因斯坦也是牛得不要不要的,我觉得他在物理学洞察力的敏锐度是前无古人,至今无来者的,但客观来说,就理论应用的广度来说,爱因斯坦的贡献略输牛顿。从相对性原理说起,这是之前提到伽利略提出来的,如果结合当时的客观限制来说,伽利略的伟大那也足够比肩牛爱,他就是那个巨人,两边肩膀分别站着牛顿和爱因斯坦。相对性原理本身不是物理定律,但它可是所有物理学定律都必须满足的一条原理,可算是定律中的定律,这正是爱因斯坦惊人的洞察,也是整个相对论的基石,也正是为何一套包含动力学和引力的理论有个哲学味的名称的来源。相对性原理是说一个物理学定律成立,那么它在另一个有相对速度地方也一样会成立,好了,这条原理到了麦克斯韦电磁定律的时候出问题了,麦氏方程里光速是常数,如果麦氏方程能够满足相对性原理,那么光速就是对于任何参考系来说都是常数,但这是违反直观常识的,这个矛盾引发了以太假设还有莫雷的测量地球不同季节不同方向光速的实验。当时有很多神人都在为这条矛盾的调和解决贡献力量,实际上彭加莱先于爱因斯坦提出正确并且完备的狭义相对论,但他的思想没像爱因斯坦那么坚定的支持相对性原理。
平心而论,牛顿是近代文明的引领者和奠基者,用普罗米修斯来形容他毫不为过。另外,牛顿也是个不择不扣的数学天才,当时的数学不好用就弄一门数学用,可想如果放到今天会创造出什么样的怪物理论。关于很多人诟病他的晚年,要知道在当时的环境下,没有追求是多么孤独求败的事情,面对世人的愚昧,只能叹叹气,退隐田园,种种菜,炼炼金。真是:君生我未生,我生君已老啊。爱因斯坦则不同,他生活在20世纪,周围有一大票数学家,理论物理学家,实验物理学家和化学家,他们百家争鸣,各抒己见。思维在这里碰撞,各种理论和想法泉涌出现。这就好比在谷歌在苹果,你不出点成绩都不好意思说自己是混这个圈子的。虽然牛顿也是身处剑桥牛津,但是他的性格非常内向,不爱与人交谈,经常一个人仰望天空思索,仿佛在与星辰低语,窃取上帝的秘密。写到这里,我想已经有了答案,牛顿是几千年难遇的天才和全才,特别是数学上的造诣,就连当世的数学家都望层莫及。而爱因斯坦,他并不是以聪颖而著称,他的思维活跃,纵横环宇。可说千古无一。人类的第一部反直觉或者叫根本看不懂想不明白之成作就是相对论。