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莱布尼兹:天才的咏叹调

来源:  发布时间:2019-09-20

文 涂兴佩

  
  
  人们常常将亚里士多德称作“百科全书式”的学者,如果在他之后还有一个人能得到这一称号的话,那一定非戈特弗里德·威廉·莱布尼兹莫属。说实话,要对这样少见的通才学者加前缀无疑是极其困难的一件事。就像我们的莱布尼兹先生,他的学识涉及哲学、历史、语言、数学、生物、地质、物理、机械、神学、法学、外交等数十个领域,并且在每个领域中都有极其杰出的成就,简直让一干人等连仰望都失去了力气。不过,让人更加难以相信的是,在30岁之前,这位千古绝伦的大智者还是一个地地道道的“文科生”。
  
被拒绝的“年轻人”
  在当今世界主要文明中,唯有日耳曼民族的起源不详。10世纪时,日耳曼人建立了神圣的罗马帝国,不过没多久就发生了分裂,直到1871年普鲁士王国统一了除奥地利王国以外所有大大小小的联邦,并建立起德意志帝国,日耳曼民族才逐渐变得强大起来。不过,这离莱布尼兹出生的时代还是太过遥远。
  1646年7月1日,在一盘分裂与整合不断上演的散沙中,莱布尼兹出生了。幸运的是,虽然这盘散沙经济上远远不如英国和法国,但至少文化还不错。莱布尼兹的父亲就是当时最著名的大学之一——莱比锡大学的伦理学教授。对于自己年过半百才出生的幺儿,老莱布尼兹无疑给予了十分宠爱,并决定亲自教导。在父亲的培养下,小莱布尼兹成长得很快。不过不幸的是,这段父子间的亲密时光仅仅维持了6年,老莱布尼兹就去世了,但他却给儿子留下了最为珍贵的礼物——一座包罗万象的藏书室。
  为了不对年幼的孩子造成心灵上的阴影,直到父亲去世两年后,莱布尼兹才被允许进入藏书室阅读。这一段自学时光让莱布尼兹走入了一个全新的世界,可以说,日后他在各大科学领域的所有成就基本都来自于业余时间自学完成的,尽管眼前的他只对文学和历史感兴趣。
  1661年,还不到15周岁的莱布尼兹就进入了莱比锡大学学习法律,并同时钻研哲学。两年后,他就以一篇《论个体原则方面的形而上学争论》获得了该校学士学位,并于次年取得了哲学学位。1665年,自信满满的莱布尼兹又提交了他写的一篇博士论文《论身份》,但万万没想到的是,他竟然被拒绝了,理由是太年轻!
  不得不说,过于先进的思想对于同时代人而言无疑是“天方夜谭”。这时的莱布尼兹究竟到了什么境界?我们可以从他同年完成的另一篇论文——《组合的艺术》来看。这篇论文主要讲述的就是在命题中使用组合的理论,用现代的话说就是一篇数理逻辑的论文,其基本思想是把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。其中表述了成为某些现代计算机理论先驱的模型:一切推理,一切发现,不管是否用语言表达,都能归结为诸如数、字、声、色这些元素的有序组合。这一理论让莱布尼兹当之无愧地成为了近代逻辑学的先驱和创始人,但这毕竟是对于后世稍稍能窥见莱布尼兹才能的人而言,在当时人们眼中,他过于超前的思想不过化为了3个字——太年轻!
  得到这3字结论的莱布尼兹,一气之下离开了莱比锡大学,并前往纽伦堡的阿尔特多夫大学。刚到这里,他就递交了写好的另一篇博士论文并于半年后获得了通过,不仅如此,学校还要破格邀请这位不到20岁的年轻人当教授。但这一次终于轮到找回“面子”的莱布尼兹说“不”了——世界那么大,他还要去看看。
  
“应该让我加入中国国籍吧!”
  20岁之后的莱布尼兹过着颠沛流离的生活,大部分时光都是在辗转于各个国家的路上度过的。但谁也没有想到的是,就在那一路晃荡、颠簸的马车上,莱布尼兹竟然“半路出家”,站在了科学的最高点,尽管,这并不是他的初衷。
  和许多一心钻研的学者不同,莱布尼兹是有政治抱负的。他这一生的主战场可以说就在政治和外交上,就和春秋战国时期的纵横家一样,往返于各个国家之间进行外交、游说。不过不同的是,在别人推杯换盏、歌舞升平的时候,莱布尼兹却在抓紧空余时间搞研究。
  在获得博士学位的次年,莱布尼兹无意间结识了美因茨选帝侯的前任首相。这位尽管卸职、但却仍有着巨大影响力的人物对莱布尼兹充满了好感,聘请他为法律顾问助手。
  天知道莱布尼兹到底哪来的时间和精力,在给庇护人编撰民法的同时,他竟然还顺手给巴黎的科学院和伦敦的皇家学会各投了一篇物理学论文——《抽象运动的理论》及《新物理学假说》,并且得到了欧洲学术界的普遍肯定。要知道,那时如日中天的法国正对邻国虎视眈眈,随时都有可能进犯,作为首脑的“幕僚”来说,莱布尼兹肩上的担子绝对不轻。
  1672年,26岁的莱布尼兹为他的上司奉献了一条锦囊妙计:用一个让法国征服埃及的诱人计划去分散路易十四对北方的注意力。为此,他被派遣到了法国巴黎,并在那儿度过了4年时光。虽然彼时的大科学家诸如笛卡尔、帕斯卡尔以及费马都已过世,但莱布尼兹却幸运地结识了荷兰来的数学家惠更斯。在连续几次交往接触中,终于激发了莱布尼兹对数学的兴趣。
  短短几年时间,他在数学上取得的成就用旷古绝今而言绝不为过:迄今为止最伟大的数学符号大师、最早提出拓扑学的学者、现代机器数学的先驱、微积分的发明人……
  有人说,数学是年轻人学的,若是30岁之前还未出名这辈子也难以有所成就。莱布尼兹在数学上取得光辉荣耀的年龄确实不大——30岁不到,但他开始深入研究数学的时间还不到4年,并且还是业余时间!这不得不让人恨得咬牙切齿却又心悦诚服,就连后世一向高傲、目中无人的“数学王子”高斯也不得不承认,“莱布尼兹在数学上拥有最高的智力”。毕竟,即使是天才和天才之间,也是有所差别的。更何况,莱布尼兹的贡献绝不仅仅在于数学上。在数学与逻辑学之外,他更以哲学出名。在任何近代哲学史的书中,都能看到莱布尼兹的身影,并且时代愈是久远,影响也愈加深刻。
  再回到科学上来。莱布尼兹还有一个千百年来最大的贡献之一——提出了二进制,正是如今我们在计算机和网络中传输的东西!对于21世纪刚刚进入信息时代的人们而言,谁能想到300年前就有人做出了计算机的雏形,并走在了信息时代的前列呢?
  “1与0,一切数字的神奇渊源。这是造物的秘密、美妙的典范,因为,一切无非都来自上帝。”在德国郭塔王宫图书馆一份珍贵的手稿中,莱布尼兹留下了几页关于这一数字系统异常精炼的描述。
  二进制的提出,不仅让莱布尼兹成为了信息时代的先驱之一,更让他与中国产生了奇妙的缘分。在与他的好友法国汉学大师若阿基姆·布韦(汉名“白晋”)的通信过程中,他接触了中国的经典著作《周易》和八卦系统,这不禁让他拍案叫绝、脱帽致意:“‘阴’与‘阳’不就是我的二进制‘中国版’吗?”
  莱布尼茨为从二进制数学角度理解了六十四卦图而感到无比激动:“几千年来不能很好被理解的奥秘由我理解了,应该让我加入中国国籍吧!”后来,他还送过一台他亲手制作的机械计算机给康熙皇帝,不过如今下落不明。
  一生中,几乎对所有学科都感兴趣的莱布尼兹充分认识到,学者们各自独立从事研究既浪费了人力又收效甚微,因此他竭力提倡集中各方面的人才。在德国,他积极倡导成立了后来欧洲四大研究机构之一——柏林科学院并担任首任院长,俄国最早的科学院彼得堡科学院和奥地利维也纳科学院也是在他的倡导下成立的。他还给康熙皇帝写信,建议成立北京科学院。遗憾的是,尽管被认为是有史以来最有数学头脑的皇帝,但康熙大帝还是没有采纳他的意见。否则,历史可能真的要被改写了。
  
爱恨纠葛的传奇
  莱布尼兹——一个纵横各国、举世罕见的天才学者,晚景却过得十分凄凉,这一切都要“归功”于另一位伟大的科学家——艾萨克·牛顿。
  说来二人年轻的时候还是有过一段“亲密”的日子的。在游走于各国之间进行政治斡旋的同时,莱布尼兹结识了不少科学家,这其中就包括牛顿。同为智商超高的天才学者,二人私下自然免不了惺惺相惜的感叹,隔着家国战场你来我往、信件不断。不过,很快这种交情就变了味道,起因便是那桩数学史上最大的公案——微积分发明权之争。
  作为分别发明微积分的学者,莱布尼兹和牛顿在数学界的地位绝对稳固不可动摇,在近代数学史上都具有奠基人之称。不过,这只是在别人看来。对身在局中的两人而言,所谓“一山不容二虎”,卧榻之侧,又岂容他人酣睡?特别是牛顿,内心更加愤懑不平,明明是我先发明出来的,为何却被他抢先发表?
  说到这里不得不提一下这场微积分发明权争夺的重要性——被称为数学史上最大的公案,并不仅仅只是因为这桩案子牵涉的对象地位太高、影响范围太广之故,更重要的是由微积分的重要性决定的。可以这样说,在微积分出现之前,数学只是初等数学,一般人花上些时间还是能搞懂的,但微积分出现以后数学就变成高等数学了,一般人不需要学也因为学不会。这也是为什么到了大学才有了高等数学——微积分这门课。相信饱受微积分“摧残”过的人们不管是对于莱布尼兹还是牛顿都没什么好感,不过,历史还是需要公正的。
  虽然同样发明了微积分,但两人的方法和途径其实完全不同:牛顿是在力学研究的基础上,运用几何方法研究微积分的,并且先有导数概念再有积分概念;而莱布尼兹则是从哲学出发,先有求积概念,后有导数概念。并且,从后世公允的角度而言,即使退一万步来讲,微积分是由牛顿提出的,但莱布尼兹的贡献也绝对不会亚于他:莱布尼兹对微积分表述得更清楚,采用的符号系统比牛顿的更直观、合理,现在微积分学中的基本符号,例如dx、dy、∫、log等,全部都是由他创立的。并且,牛顿本人也很清楚,二人的确是独立完成。
  在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版中,牛顿写道:“十年前在我和最杰出的几何学家莱布尼兹的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法。他诉述了他的方法,他与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。”但这段话在第三版之后就被删掉了——正好是大多数人流传的版本。可能年纪越大反而越加有了小孩儿心性,牛顿开始拒绝承认莱布尼兹的发现。而莱布尼兹的悲剧也就此而来。
  在当时,由于牛顿的盛名在前,强大的粉丝后援团在后,被指认为“剽窃”的莱布尼兹遭到了整个英国学术界的排挤和打压,并且他供职的贵族也因为不想惹上麻烦而断绝了他的经济援助。晚年孤单一人的莱布尼兹就连死亡也分外凄凉——埋在一个极其普通的墓地,并且没有任何只字片语的墓志铭。
  不过,英国也为此付出了沉重的代价。从对莱布尼兹的抵制开始,演变成了英国科学界与德国科学界乃至整个欧洲学术界的对抗,他们拒绝与其他国家的数学家进行交流讨论,这使得英国的数学停滞了近一个世纪的发展。等1820年英国开始承认其他国家的数学成果时,早已青山逝去、王不是王了。并且,他们极力支持的微积分基本定理如今也被称为牛顿—莱布尼兹公式。现下,连极想摆脱莱布尼兹阴影的牛顿也永远不能如愿了。科
  

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2024年3月

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