如果你不識(shí)字,那你就是文盲:如果你不知道牛頓,那你就是科盲。但如果你不知道萊布尼茨,那倒不要緊,因?yàn)槿R布尼茨不是一般的人。要想對(duì)他有所了解,可得有些學(xué)問。那為什么要講他呢?我認(rèn)為至少有三條理由。
首先,萊布尼茨是位大數(shù)學(xué)家。我們知道,牛頓是有史以來最偉大的科學(xué)家,這靠的是他在物理學(xué)和數(shù)學(xué)上的成就。沒人能挑戰(zhàn)他在物理學(xué)上的成就:萬有引力定律是他發(fā)現(xiàn)的,至少牛頓第二定律和牛頓第三定律也是他的獨(dú)創(chuàng)。另一個(gè)他比別人強(qiáng)的地方是數(shù)學(xué),他發(fā)明了微積分。要是微積分也是他一個(gè)人的發(fā)明,那他就十全十美了。讓牛頓感到不舒服的地方就是萊布尼茨也發(fā)明了微積分。爭(zhēng)奪微積分的發(fā)明權(quán)使他倆打了20多年的“仗”,成為數(shù)學(xué)史上最大的一場(chǎng)斗爭(zhēng)。
數(shù)學(xué)史上關(guān)于發(fā)明優(yōu)先權(quán)的爭(zhēng)執(zhí)并不少,但牛頓和萊布尼茨的爭(zhēng)論可不像求解三次方程之類的爭(zhēng)論那么無足輕重。這是由微積分的重要性決定的。簡(jiǎn)單地說,微積分之前的數(shù)學(xué)是初等數(shù)學(xué),一般人花點(diǎn)兒時(shí)間都能弄明白;而微積分以后的數(shù)學(xué)是高等數(shù)學(xué),絕大多數(shù)人難以學(xué)會(huì),也沒有必要去學(xué)。微積分是整個(gè)數(shù)學(xué)中最大的創(chuàng)新和突破。在這方面。牛頓居然還有萊布尼茨這樣的對(duì)手,可見萊布尼茨有多么厲害。順便提一下,現(xiàn)在微積分用的符號(hào)系統(tǒng)主要是萊布尼茨而不是牛頓發(fā)明的。還有,數(shù)學(xué)中的核心概念——函數(shù)也是萊布尼茨首先提出來的。
其次。萊布尼茨是信息時(shí)代的先驅(qū)之一。進(jìn)入21世紀(jì),無論窮國富國,都同步進(jìn)入了信息時(shí)代。其標(biāo)志就是,差不多人人都有一部手機(jī),到處都看到人們玩游戲、發(fā)短信、上網(wǎng)、拍照。而像我們這些六七十歲的倒霉蛋,就在上世紀(jì)90年代還要花兩年的工資才能安裝一部座機(jī)電話;要是沒電話,通信只能靠跑郵局了。信息時(shí)代的幸福青少年大概不知道應(yīng)該感謝誰。那么請(qǐng)記住下面三個(gè)名字吧:
維納——控制論之父:
馮·諾伊曼——電腦之父;
申農(nóng)——信息論之父。
他們都是數(shù)學(xué)家,也提出了信息科學(xué)技術(shù)的許多基本概念,其中最重要的是計(jì)算機(jī)、程序軟件、信息編碼等。而這些思想在萊布尼茨那里都已經(jīng)有了雛形。我們知道。法國的數(shù)學(xué)天才帕斯卡造出了第一臺(tái)機(jī)械計(jì)算機(jī),但只能做加減法??扇R布尼茨造出來了更好的計(jì)算機(jī),不僅能做加減法,還會(huì)乘除。他也知道如何把文字、符號(hào)都?xì)w結(jié)成數(shù)字來表示??伤鄙倭艘豁?xiàng)關(guān)鍵的東西——他沒電。直到二三百年后。人們才知道如何駕馭電——這得感謝物理學(xué)家。當(dāng)然,物理學(xué)家沒有數(shù)學(xué)家?guī)兔Φ脑?,短信還是發(fā)不出去。這里我們要提到萊布尼茨的另一項(xiàng)偉大成就。他提出了二進(jìn)制。而0,1,0,1,…正是我們?cè)谟?jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臇|西。雖然看起來數(shù)學(xué)有點(diǎn)兒像紙上談兵,但信息時(shí)代拼的就是腦袋瓜!
再有,萊布尼茨是有史以來最博學(xué)多才的人物之一。人類歷史上產(chǎn)生過兩位百科全書式的大家,一位是亞里士多德,一位就是萊布尼茨。他們不僅掌握了當(dāng)時(shí)幾乎所有的知識(shí),而且還開創(chuàng)了許多新學(xué)科、新領(lǐng)域。他們兩人共同創(chuàng)新和發(fā)展的重要領(lǐng)域都是邏輯學(xué)。邏輯學(xué)為什么這么重要呢?20世紀(jì)英國大哲學(xué)家羅素創(chuàng)立的數(shù)理邏輯,就是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)!要懂得計(jì)算機(jī)原理非得學(xué)點(diǎn)兒數(shù)理邏輯不可。羅素在開創(chuàng)這門學(xué)科時(shí)曾專門寫了一本專著,書中集中研究了萊布尼茨。
除了邏輯學(xué)外,萊布尼茨更以哲學(xué)出名。任何近代哲學(xué)史的書中,都有論述他的章節(jié)。除此之外,他還是語言學(xué)家、歷史學(xué)家、法學(xué)家、神學(xué)家。在自然科學(xué)方面他也頗有造詣,比如說在力學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)、生物學(xué)等方面,甚至對(duì)煉金術(shù)他也頗有興趣。不過在當(dāng)時(shí),除了牛頓力學(xué)之外,其他學(xué)科都還談不上是科學(xué)。用當(dāng)時(shí)的詞語來說,這些都不過是自然哲學(xué)。他對(duì)工程技術(shù)也很感興趣,是位偉大的發(fā)明家,只是實(shí)用的發(fā)明不太多。更重要的是,他還是外交家,對(duì)國際事務(wù)很通曉。不管怎么說,他的博學(xué)多才是極為罕見的。連革命導(dǎo)師馬克思在1870年給恩格斯的信中也提到:“你知道,我是佩服萊布尼茨的?!?/p>
上面這三條真的是足夠了。另外我還想補(bǔ)充一點(diǎn),那就是:他對(duì)中國和中國典籍很有興趣,還曾經(jīng)上書給康熙皇帝。你不會(huì)不知道康熙皇帝吧!
萊布尼茨生活在一個(gè)偉大的時(shí)代,他的同時(shí)代的名人中有康熙,還有法國的“太陽王”路易十四,而最偉大的人物則是牛頓。萊布尼茨比牛頓小3歲半,卻比牛頓早去世十幾年。盡管如此,他也活過了古稀之年,這在當(dāng)時(shí)算是相當(dāng)長(zhǎng)壽了。長(zhǎng)壽也許是成為偉大學(xué)者的一個(gè)重要條件:他必須要有足夠的時(shí)間去鉆研學(xué)問。牛頓和萊布尼茨晚年都得了痛風(fēng),這在西方被稱為“帝王病”??磥硭麄兊臓I養(yǎng)都相當(dāng)棒哦!
萊布尼茨與牛頓出身不一樣。牛頓是農(nóng)家子弟。差一點(diǎn)兒就一輩子務(wù)農(nóng)了此一生;萊布尼茨出身于城里的學(xué)者家庭,只要想從事學(xué)術(shù),便有天生有利的條件。正是天才與環(huán)境的共同作用,造就了這位大學(xué)者。
一般書上都講萊布尼茨是個(gè)德國人,可當(dāng)時(shí)德國并不是一個(gè)統(tǒng)一的國家,而是由幾百個(gè)大大小小的邦國組成的“神圣羅馬帝國”的一部分。歷史學(xué)家稱,神圣羅馬帝國既不神圣,也同羅馬無關(guān),更不是像中國那樣的中央集權(quán)的帝國。我們還是講講德國吧,“30年戰(zhàn)爭(zhēng)”之后德國遭到很大破壞,經(jīng)濟(jì)上遠(yuǎn)不如英國和法國,可文化上卻還不錯(cuò),至少大學(xué)多如牛毛。雖然很多大學(xué)并不怎么樣,但的確也有好的。萊布尼茨的父親,就是當(dāng)時(shí)最著名的大學(xué)——萊比錫大學(xué)的教授。
一般來講,德國人認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、踏踏實(shí)實(shí),就像他們的產(chǎn)品——奔馳汽車所體現(xiàn)的。教授在德國的地位很高,但他們也得真有學(xué)問,而學(xué)問當(dāng)時(shí)只能表現(xiàn)在書本上。萊布尼茨在1646年7月1日降生時(shí),他父親已經(jīng)有了豐富的藏書,主要都是些西方經(jīng)典。西方經(jīng)典完全不同于中國的四書五經(jīng),它們常被用“兩?!眮砀爬ǎ阂皇窍ED羅馬的哲學(xué)、文學(xué)、史學(xué),當(dāng)然還有數(shù)學(xué):一是希伯來基督教神學(xué)。這么龐雜的內(nèi)容,對(duì)小孩子來說是沉重的負(fù)擔(dān)。而最讓孩子們頭痛的是,除了母語之外,還要至少學(xué)兩門外語——拉丁語和希臘語。如果不會(huì),他們根本就當(dāng)不上學(xué)者,更談不上當(dāng)教授。應(yīng)該說,這些學(xué)習(xí)任務(wù)對(duì)普通的孩子是超重的負(fù)擔(dān),但對(duì)天才又好學(xué)的萊布尼茨來說則不在話下。
當(dāng)然,天才也不能無師自通。在萊布尼茨這樣的書香家庭,啟蒙教育當(dāng)然首先來自父母,小萊布尼茨學(xué)習(xí)很快,最重要的是他學(xué)會(huì)了讀書,而不是讀圖。但很不幸,他父親還沒來得及教他多少東西便去世了。然而。過早喪父并沒有使他變成一個(gè)普通的孩子。這得益于他的母親的一個(gè)十分英明的決定:把他父親的圖書對(duì)6歲的孩子開放。萊布尼茨于是成了貪婪的讀者,凡是他看到的無所不讀。他自稱10歲時(shí)已經(jīng)讀遍家里所有的藏書。雖說這可能有些夸大,但也不會(huì)差的太遠(yuǎn)。這時(shí),他最喜歡的書是詩歌與歷史方面的書。
萊布尼茨7歲時(shí)進(jìn)入一所正規(guī)學(xué)校學(xué)習(xí),所學(xué)的課程相當(dāng)于現(xiàn)在中學(xué)的水平,只是沒有數(shù)學(xué)和自然科學(xué)。課程幾乎全是文科,主要有拉丁文、希臘文、德國文學(xué)和歷史、修辭學(xué)、邏輯和宗教。學(xué)校的學(xué)習(xí)對(duì)他來說沒有什么困難,他仍大量地去讀課外書,為古典哲學(xué)和神學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。特別是,他對(duì)邏輯有自己獨(dú)創(chuàng)的思想。不過,他受母親的影響,一生都信仰路德新教,但對(duì)天主教和其他新教持寬容的態(tài)度。要知道,新舊教派已經(jīng)為了信仰打了100多年的仗。這對(duì)我們沒有宗教信仰的中國人來說的確難以理解。
1661年,萊布尼茨還不滿15周歲,就進(jìn)入了萊比錫大學(xué)學(xué)習(xí)。萊比錫大學(xué)是德國最古老的大學(xué)之一,也是他父親執(zhí)教的學(xué)校。衡量一所大學(xué)的優(yōu)劣,最重要的還是看它出了多少成果、出了多少人才。除了萊布尼茨以外,這所大學(xué)還培養(yǎng)出許多文化名人,像大文豪歌德,大哲學(xué)家費(fèi)希特,大作曲家瓦格納等。
當(dāng)時(shí)西歐正處于思想大解放的時(shí)代,也是科學(xué)革命正在醞釀的時(shí)期。在這所新教大學(xué)里,萊布尼茨廣泛地接觸了各種新思想,特別是英國、法國、荷蘭的許多先進(jìn)思想,例如笛卡爾、培根、霍布斯、惠更斯等人的著作。另一方面,他系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了歐幾里得的《幾何原本》,這也許激發(fā)了他對(duì)數(shù)學(xué)的興趣。對(duì)于近代科學(xué),他仍然知之甚少。不過,他讀過伽利略、開普勒等人的科學(xué)著作之后,對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)也產(chǎn)生了興趣。但他的主要研究還集中在哲學(xué)上。
在大學(xué)前兩年,他主要研究哲學(xué),為進(jìn)一步學(xué)習(xí)法學(xué)打基礎(chǔ)。他的基礎(chǔ)很好,對(duì)于古典哲學(xué)和神學(xué)都有很深的造詣。1663年5月他寫了一篇優(yōu)秀的論文并獲得學(xué)士學(xué)位。德國大學(xué)有非常優(yōu)良的傳統(tǒng)。即至少有一學(xué)期要到其他大學(xué)游學(xué),這樣可以開闊眼界,取長(zhǎng)補(bǔ)短。1663年夏天,萊布尼茨去了耶拿大學(xué)。在這里他不僅學(xué)習(xí)法學(xué),數(shù)學(xué)也有很大的提高。其后兩年,他學(xué)習(xí)法學(xué),并撰寫博士論文交給萊比錫大學(xué)審閱。
雖然萊布尼茨天資聰穎又酷愛學(xué)習(xí),無奈父親去世以后,家庭經(jīng)濟(jì)狀況一落千丈。1664年初,他母親也去世了。上大學(xué)讓他背負(fù)了一屁股債,他不得不考慮生計(jì)問題。做學(xué)問最好的地方當(dāng)然是在母校,因?yàn)樗拿麣獯?,可以先?dāng)助教,然后慢慢往上升。1665年他提交了博士學(xué)位論文,讓教授會(huì)審閱??傻姑沟氖?,那年博士生特別多,學(xué)校當(dāng)局只得讓年紀(jì)最輕的萊布尼茨等一等。拿不到博士學(xué)位,助教的職位便泡了湯。而沒有工作,不用說還債,連生計(jì)都成了問題。
不給博士學(xué)位的理由居然是太年輕了,萊布尼茨真的氣壞了。“此處不留爺,自有留爺處”,于是他找了一個(gè)小大學(xué),它在紐倫堡的郊外。到了這所大學(xué)。他就把寫好的另一篇博士論文遞交了上去。過了半年,1666年2月。他順利地拿到了博士學(xué)位。不僅如此,學(xué)校還破格請(qǐng)他當(dāng)教授。這回輪到他說“不”了。他不能只顧眼前,要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn),他可不是書呆子!
20歲的萊布尼茨野心勃勃,他想干一番大事業(yè)。
與牛頓比起來,萊布尼茨的確有點(diǎn)兒俗氣。說得不好聽一點(diǎn),他就跟現(xiàn)在有些人一樣,只想升官發(fā)財(cái)。他還特別懂得人情世故,知道從哪里下手。一到紐倫堡,他就參加到當(dāng)?shù)匾粋€(gè)煉金術(shù)的組織里。要知道,對(duì)煉金術(shù)感興趣的人差不多都是達(dá)官貴人,當(dāng)然其中也有一些學(xué)者。我們知道,像牛頓、波義爾等大科學(xué)家也對(duì)煉金術(shù)感興趣,他們的目標(biāo)是研究物質(zhì)的組成,并且花很多時(shí)間親力親為地做實(shí)驗(yàn)??扇R布尼茨沒那么“傻”,他想要掌握煉金術(shù)的秘密,因?yàn)槟菢泳涂赡馨l(fā)一筆小財(cái)。萊布尼茨比別人聰明,他有經(jīng)濟(jì)頭腦。他也說對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)有興趣,可他從來不做實(shí)驗(yàn),他只是去學(xué)習(xí)煉金術(shù)家的神秘概念和符號(hào)(這可是他的強(qiáng)項(xiàng))。一旦人家有什么發(fā)現(xiàn),他就知道自己該怎么辦了。其實(shí)萊布尼茨參加這個(gè)組織的目的主要還是結(jié)交上層社會(huì)的人士,為自己未來事業(yè)鋪路。
當(dāng)然萊布尼茨也得真有些本事。在這個(gè)組織中有位男爵,過去是美因茲選帝侯的首相。順便提一下,神圣羅馬帝國的皇帝不是世襲的,而是由7位貴族選出來的,這7位貴族就稱為選帝侯。美因茲選帝侯就是其中最有勢(shì)力的一位。萊布尼茨同這些貴族一不沾親,二不帶故,他是靠什么贏得他們的青睞的呢?原來這位男爵(也是前首相)也是位有學(xué)問的人。家里有大量的藏書。后來,萊布尼茨還為這些書編了目錄。與有學(xué)識(shí)又當(dāng)過首相的人交往,不難看出萊布尼茨的才學(xué)。萊布尼茨在煉金術(shù)組織中還擔(dān)任過秘書,這表現(xiàn)了他的處理行政事務(wù)的才能。萊布尼茨不僅學(xué)問高超,而且思想方法獨(dú)樹一幟。他對(duì)法學(xué)進(jìn)行過百科全書式的整理,并且寫成了系統(tǒng)性的論文。后來,男爵看上了他,成了他的保護(hù)人。不久之后,他跟著男爵來到其駐地法蘭克福。很快,男爵向選帝侯推薦他,他被任命為法官。這樣,他不僅沒有失業(yè),還專業(yè)對(duì)口。其后五年,他就在法蘭克福和美因茲之間來回往返。在這五年中,萊布尼茨至少干了三件大事:
首先是他的本行——法律。他給負(fù)責(zé)為國家立法的官員當(dāng)助手,立法官員負(fù)責(zé)具體條文,而萊布尼茨負(fù)責(zé)理論說明。這正是他無人能及的地方。法律制定是龐大的系統(tǒng)工程,需要萊布尼茨那樣博學(xué)、整體思維平衡、具有深厚的哲學(xué)基礎(chǔ)的人。法律同數(shù)學(xué)有某些相似之處,都需要定義清晰、邏輯嚴(yán)密,而他正是邏輯大家。
其次是國際關(guān)系與外交政策的研究,這涉及他之后五年的工作。
第三則是計(jì)劃編大百科全書。萊布尼茨對(duì)任何知識(shí)都有著狂熱的愛好。他很想把已經(jīng)存在的知識(shí)、現(xiàn)在正進(jìn)行的研究以及未來可能會(huì)產(chǎn)生的成果都集中起來。這種想法在當(dāng)時(shí)實(shí)施起來有一定的困難。主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的知識(shí)都集中在圖書當(dāng)中,而圖書則分散在各地,不便查閱。另外,把一大堆知識(shí)按字母順序排列也不便于查找。萊布尼茲在這方面做出了突出的貢獻(xiàn)。首先,他提出按主題對(duì)圖書進(jìn)行分類并付諸實(shí)踐,這成為圖書館學(xué)上的一大創(chuàng)舉;其次,他對(duì)于知識(shí)提出系統(tǒng)化的分類大綱,這成為后來知識(shí)分類的基礎(chǔ)。不過,他的想法往往既宏大又超前,以一人之力根本無法實(shí)現(xiàn)。但他的策劃對(duì)后來百科全書的編輯出版有很大的影響。他去世后,法國啟蒙運(yùn)動(dòng)的思想家編輯出版了28卷(后又補(bǔ)充了7卷)的《百科全書》,成為展示新思潮的窗口,對(duì)社會(huì)產(chǎn)生了廣泛的影響,是法國大革命的思想前奏。從那時(shí)起,全世界出版了數(shù)以萬計(jì)的各種類型的百科全書,其中也有許多是為少年兒童撰寫的,它們大大彌補(bǔ)了課堂教育的不足。
萊布尼茨天馬行空式的想象也不都沒有落在實(shí)處,他的確設(shè)計(jì)并制造出了計(jì)算機(jī)。那時(shí)的人和現(xiàn)在不太一樣,光吹牛說大話不管用,還得拿真東西讓大家見識(shí)見識(shí)。萊布尼茨的確設(shè)計(jì)出了計(jì)算機(jī),不僅能做加減。還能乘除,其中的道理也很簡(jiǎn)單,乘法就用連加,除法就用連減。萊布尼茨把這事告訴給一位法國科學(xué)家。這位科學(xué)家很熱心,希望他能拿來演示,。如果成功,會(huì)推薦給法國首相。結(jié)果萊布尼茲只是紙上談兵。不過后來在別人的幫助下,他的確造出了一個(gè)模型,算是拿出了真東西。
搞科學(xué)技術(shù)得實(shí)打?qū)?,可搞政治和外交就得玩兒虛的?,F(xiàn)在許多年輕人喜歡談國際政治、軍事,整天夸夸其談,一副不可一世的架勢(shì)。萊布尼茨那時(shí)很年輕,還不到25歲,卻對(duì)整個(gè)國際事務(wù)了然于胸。美因茲在德國雖然有勢(shì)力,但旁邊卻有一個(gè)超級(jí)大國虎視眈眈,那就是法國。路易十四上臺(tái)后,大搞經(jīng)濟(jì)建設(shè),真正做到了富國強(qiáng)兵,還吞并了周圍的一些地方。他不僅有硬實(shí)力,還大搞科學(xué)文化建設(shè)。中國人都知道巴黎是時(shí)尚之都,這其實(shí)就是從那時(shí)開始的。許多美輪美奐的建筑,例如凡爾賽宮就是從那時(shí)開始建設(shè)的。當(dāng)然,最重要的是路易十四在1666年建立了法國科學(xué)院,這使得巴黎成為歐洲科學(xué)的中心。直到現(xiàn)在,法國科學(xué)院的院士或國外院士仍然是科學(xué)界的最高榮譽(yù)之一。但這位太陽王可不是省油的燈。你好好搞你的國內(nèi)建設(shè)不挺好嘛,可他不,他要稱霸歐洲,甚至想稱霸世界。這當(dāng)然引起了鄰國的恐慌。特別是讓美因茲選帝侯急得睡不著覺。于是,他召集他的智囊團(tuán)開會(huì),商量對(duì)策。在這種情況下,萊布尼茲獻(xiàn)上了一計(jì),由此也改變了他的后半生。
(未完待續(xù))
中學(xué)生數(shù)理化·八年級(jí)數(shù)學(xué)人教版2014年2期