高等师范学校的高才生

二十一岁的迪昂满怀憧憬地跨进了高等师范学校的大门。这所知名的高等学府是在法国大革命（1789）后不久（1794）成立的，多年来为法国培养出许多杰出的文科和科学教师。该校的国际声誉主要来自化学家和微生物学家巴斯德（L.Pasteur，1822~1895）。巴斯德是1840年代中期的高师学生，1857年任高师教授，当了十年校长（1857~1867)。巴斯德肯定对迪昂具有强大的吸引力，因为迪昂一直对自然史和生物学兴味盎然。

迪昂入校时，校长是法国著名历史学家、用科学方法研究法国史的首创者菲斯泰尔·德库朗热（Fustel de Coulanges,1830~1889）。尽管他按照政府反教权的旨意把学校的小教堂用作教室和储藏室，但这并未妨碍迪昂赞美他的校长。菲斯泰尔主张研究历史要保持完全客观，不使用第二手材料，对原始资料也要持批判观点，这一切在多年后对迪昂的编史学纲领产生了举足轻重的影响。

在高师，迪昂每周都能见到中学老师穆捷，他作为化学实验室的客座研究员常来这儿。在1882~1885年间，实验室主任是德布雷（H.Debray）和热尔内（D.Gernez）。这二人也是迪昂的化学导师，曾敦促迪昂去巴黎大学选修课程。迪昂在巴黎大学听了原子论支持者维尔茨(C.A.Wurtz，1817~1884)的课程，也听了法国数学大师埃尔米特（C.Hermite，1822~1901）和正在升起的数学新星彭加勒的讲课。迪昂在高师也有数位杰出的数学导师，如塔内里（J.Tannery）、阿佩尔（P.Appell）和皮卡尔(E.Picard)。在物理学方面，迪昂对导师贝尔坦（E.Bertin）也比较惬意，不过这位早年的军官兼总工程师像当时的许多物理教师一样，都对理论物理学颇有微词。高师这个文理兼备的学校给具有各种才能和专长的教师提供了显露身手的机会，也给学生提供了广阔的选择余地和自由的发展空间。在1880年代，高师开设了从文学、历史、哲学、社会学到精密科学和自然科学的各种专业课程，各种新知识和新思想相互砥砺和渗透，迪昂正是在这样有利的智力环境中脱颖而出的。

作为入学考试第一名的迪昂，一直是高师的高才生和优秀生，其他人也没有想到或希望争夺他的智力优势。迪昂在高师的一位同学乌勒维格（L.Houllevogue）在1936年回忆说：“当我们作为学生进入高等师范几乎还是生手时，……迪昂已经是充分发展的人了。他的特性和智力已经获得了确定的形式。他知道他会给世界什么新真理。”曾经和迪昂同学和同事过的著名数学家阿达马（J.S.Hadamard，1865~1963)在1928年回忆说：迪昂早在进入高师之前，就具有献身物理学的志向和禀性。当他成为物理学家时，他只想保留物理学家的头衔。当时同学们都感到物理学有些死气沉沉，罕见有人爱好它，尤其是处在第一流的数学家埃米尔特、彭加勒、达布(J.G.Darboux，1842~1917)以及塔内里的教导和关照之下时。但是，早慧的迪昂却卓尔不群。其实，即使就对数学的热情而言，我们之中

没有一个人觉得这种热情比迪昂的更圆满、更深沉，他的知识确实是无所不包，正如大家知道的，他也能够成为生物学家，就像他能够成为数学家和物理学家一样。在自然史方面，他十分博学，只要花稍多一点气力，他就能够方便地把他关于隐花植物的有独创性的研究构成一个整体。……我感到他对埃尔米特和彭加勒的天才发生了共鸣，他比我们当中那些尤其专注数学的大多数人更紧密地追踪他们的工作。但是，一般而言，他熟悉数学家的所有伟大思想，即在当时富有成效的思想。

在高师，迪昂的兴趣和阅读书籍十分广泛。对于考试来说，这种学习方式并非总是最为有利，有时甚至还要冒风险，但却为他日后多方面地展示才华打下了坚实的基础。他赞赏科学家和文人的多渠道接触。他也有一批志同道合的朋友，比如科学道德学会的同僚德尔博斯（V.Delbos），此人对康德（I.Kant，1724~1804）和斯宾诺莎（B.de Spinoza，1632~1677)素有兴趣和研究。迪昂十分迷恋帕斯卡的思想，他沉浸于帕斯卡的《思想录》，为其虔诚而深沉的精神所征服。

从1880年代起，第三共和国发起日益全面而致命的战役，以便使法国摆脱教权主义的控制，一劳永逸地剥夺天主教的所有智力功能和社会地位。在这场战役中，贝特洛起到意识形态权威的作用。到20世纪伊始，该战役在法国各级学校和医院几乎取得决定性的胜利。在此期间，高校学生在关于国家和教会的观点方面受到仔细监视，当局希望这些知识精英能成为共和国意识形态的斗士，“作为革命的女儿的大学要教革命”被视为天经地义。迪昂毫不掩饰的天主教信仰，根本不会赢得公共教育部官僚们的好感。

迪昂对基督的虔敬是不掺假的，他照例星期天到教区教堂做弥撒，继续致力于慈善事业。他过去没有炫耀他的宗教信仰，现在也没有试图去隐瞒它。他觉得没有必要进行有组织的“捍卫”或“反抗”，他以内心的沉静和健全的才智抵御形形色色的挑战。他也意识到高师已转变为空谈共和主义和社会主义的堡垒，二者都在某种类型的科学主义中寻求支持，从而使迪昂钟爱的物理学理想具有意识形态的负荷。在迪昂看来，物理学仅仅是实验材料的数学体系化，它无法像科学主义要求它的那样，成为本质上是哲学的或神学的争论的仲裁人。迪昂关于物理学自主性的思想也许此时就萌生了。

星期天对迪昂来说，也是消除一周疲劳的放松日子，他常在雷卡米耶的陪同下到远处的小湖旅行，或扬帆航行，或用墨汁速写。1880年代初，在当时著名画家雅莫（1.Janmot）的建议下，迪昂加强了绘画的精确线条，但是他对轮廓明暗强度的爱好反映了他的坚定性和阳刚之气。他的一些风景速写画被数学老师塔内里郑重地悬挂在办公室的墙上。迪昂忙于学习和研究，他没有时间观看甘必大（L.Gambetta，1838~1882）和雨果（V.Hugo，1802~1885）的国葬，但是他很可能在1886年6月初观看了自由女神像——这是法国送给美国独立一百周年的礼物——的装箱启运。1887年春，埃菲尔铁塔四个基础的奠基仪式也可能吸引了他。

1884年12月22日，迪昂在埃尔米特的引荐下，向科学院提交了一篇短论“热力学势和伏打电堆”。该短论标志着迪昂在高师的智力发展和必然成为一名理论物理学家的前奏，标志着他在科学界崭露头角。高师三年级的学生登上科学院的著名论坛，这本身就是一个令人惊讶的奇迹。从一开始，迪昂就熟悉和精通当时世界一流物理学家的最新出版物。对于欧美大多数物理学教授来说，吉布斯还不大为人所知，而一个黄毛小青年就向科学院报告了无论吉布斯还是亥姆霍兹（H.L.F.von Helmholtz，1821~1894)都没有充分提供的关于热力学的普遍信息。这是一个惊人的宣布，因为亥姆霍兹已举世闻名。正如迪昂所表明的，虽然亥姆霍兹对伏打电堆的说明与实验证据一致，但它绝不是严格的理论。

宏伟的设想允许迪昂提出一种新理论，这在某种意义上变成他最基本、意义最深远的发现。迪昂当时径直把它命名为“热力学势”，并宣称“这篇短论开头阐明的基本理论变成热力学第三原理”。这篇具有真知灼见的短论，推翻了用反应热作为自发化学反应标准的所谓最大功原理，并按自由能概念严格定义了标准。受贝特洛支持的一位年轻研究者读了迪昂的短论，贝特洛获悉此事后不能不感到危若累卵。因为十余年间，至少在法国，“热力学第三原理”的表达是与贝特洛的名字紧密地联系在一起的。当时，贝特洛是法兰西学院化学教授，是化学界无可争议的主宰者。他从1863年起就成为科学院院士，十分热衷于用政治权力干涉和控制学术。1886年，他热切地接受了公共教育部长要职。在贝特洛看来，他在1873年详述的第三原理，是他的最重要的科学成就，是他的神圣不可侵犯的宝物。它之所以在长时间未受到批判和挑战，部分原因在于许多（尽管不是全部）化学变化似乎服从它，部分原因在于贝特洛的强有力的学术地位和政治权力。不过，即使在法国，人们从某个时候起就知道，丹麦化学家托姆森（H.Thomsen，1826~1909）早在贝特洛之前二十年就阐明了该原理。熟知内情的人必然感到，年青的高师学生的当头一棒远远超出了关于优先权的声名狼藉的争论，它沉重地打击了原理本身。迪昂在短论结束时宣布，他不仅有充分证据证明该原理根本不适当，并正在广泛地用某些更好的东西代替它。对于迪昂的“胆大妄为”，贝特洛大为光火，他耿耿于怀，随时准备伺机报复，让这个乳臭未干的“愣头青”尝尝他的厉害。

在1885年新一年的科学院第一次会议上，迪昂在埃米尔特的庇护下又提交了关于电磁感应的短论。这篇不到三页的短论充分表明，迪昂具备必然变为理论物理学家的智力特征。迪昂在结论中说，人们能够看到“热力学阐明了电动力学定律的有争议的问题”。这种新观点不仅在于从热力学势推出作为特例的最新电磁实验发现的可能性，而且表明电磁感应“独立于关于电流本性的假设”。

同年在《理论物理学和应用物理学杂志》发表的“论光谱线的倒逆”，明确显示出迪昂对相关权威文献毫不畏惧的批判审查，对自己的洞察充满信心。文中感激地提到他所热爱和尊敬的中学物理老师穆捷。迪昂用具有头等重要性的“虚速度”概念阐明了所谓的理性力学（rational mechanics)，指出热力学不仅有助于填充力学不能填补的空隙，而且也能“解放物理学从分子吸引假设中获取的那部分东西”。他赞赏地引用了穆捷的出版物，但同时充分意识到他的思考的独立性和独创性。

巴斯德1864年创办《巴黎高等师范学校科学年鉴》，它不久就赢得国际性声誉。就在1885年，迪昂以“高师学生”的身份，接连在其中发表了两篇大论文。由于这样的身份是为毕业的杰出校友和教授保留的，因而文章的刊行曾引起不小的轰动。四十八页的“热力学对毛细现象的应用”具有卓著的科学价值，它以其内容之新和篇幅之长而格外引人瞩目。二十页的“论热力学对于热电和温差电现象的应用”，讨论了热力学势的成功运用。

这些短论和专论开迪昂物理学研究之先河，从此源源不断的论著从他的大脑和笔头喷涌而出。这些研究也展示了迪昂这位理论物理学家终生追求的理想：分析的充分严格性，尽力避免荒谬的假设，结论的普遍性，表面分开的各物理学分支的牢固统一。他从高师岁月起就深信，物理学概念或理论的历史概观是实现这一理想的组成部分。他的长篇论文的结论段落也清楚地表明，迪昂这位理论物理学家要求物理学史的支持，他的论文中就有历史的回顾。正是迪昂对历史关联不可或缺的坚定信念，使他在二十年后，在大量被遗忘的书中，窥见被文艺复兴时期的作者隐蔽提及的不引人注意的中世纪人物的重要性。这位既未轻易采纳也未试图怠慢这些隐秘的物理学家，自然而然地成长为物理学史家。

就在向科学院提交第一篇短论的前两天，即1884年12月20日，迪昂向巴黎大学提交了关于热力学势的博士论文，其中包含后来以吉布斯-迪昂方程而闻名的珍宝。数学教授塔内里和高师管理科研的副校长激励迪昂这样做，因为这位高才生的水平完全达到了博士水准，尽管他还是三年级学生。

刚出茅庐的年轻人万万没有料到，这一顺理成章的举动却是他一生厄运的肇始。在复杂的人事纠葛面前，塔内里敏锐的学术判断也碰了壁。迪昂博士论文的主考委员会由三人组成：主席是李普曼(G.Lippmann，1845~1921)，他有多种仪器发明，因发明彩色照相荣获1908年诺贝尔奖；其他两位成员是埃尔米特和皮卡尔。李普曼在次年6月12日提出一份完全否定的报告。他说论文作者误解了克劳修斯（R.E.Clausius，1822~1888）公式的真正意义，而且也忘记了克劳修斯为它的可靠性而做的实质性保留。他还认为，该论文对他先前的老师基尔霍夫（G.R.Kirchhoff，1824~1887）做了错误的诠释。更糟糕的是，他甚至武断作者计算的所有结果毫无价值。

李普曼的结论严重缺乏客观性。事实上，他也缺乏必备的评价资格，因为他主要是一位实验物理学家，这从他1886年在巴黎大学以理论物理教席交换实验物理教席可以窥见一斑。明眼人不难看出，迪昂的博士论文使李普曼也感到威胁，因为它远远优于李普曼在他的专著中所建构的热力学。尤其是，李普曼是贝特洛的亲信，可以肯定地设想，他让贝特洛读了该论文。贝特洛不会容忍这颗新星升起，因为迪昂是有礼貌地、然而却是彻头彻尾地使他心爱的“最大功原理”丧失信誉。李普曼显然是秉承贝特洛的旨意这样做的，并且他不会担心受到挑战，因为答辩委员会其他两位成员是纯数学家。埃米尔特没有足够的精神境界冒险提出异议，刚刚开始攀登学术阶梯的皮卡尔的缄默似乎难以使人理解。当李普曼把论文和评语交给迪昂时，他们两人均不在场。迪昂沉静地回答李普曼说：“好了，（既然情况如此）我将不提交另一篇物理学论文了。”

面对这一令人作呕的“学术丑闻”，迪昂不甘示弱，他为捍卫真理挺身而出，把个人得失置之度外。他认为，不管谬误在哪里出现，都要无私无畏地与之斗争，这是基督徒的重要职责之一。于是，他把论文手稿交给巴黎一家有国际声望的科学出版社的A.赫尔曼。1886年秋，题为《热力学势及其在化学力学和电现象理论中的应用》的专著，以“科学创新”丛书之一出版了。在这部二百五十八页的早慧著作中，迪昂用热力学势逻辑相关地阐述了下述现象：温差电、热电现象、理想气体的混合和液体的混合、毛细现象和表面张力、溶解热和稀释热、在重力场和磁场中的溶解、饱和蒸汽、离解、复盐溶液的冰点、渗透压、气态的液化、带电系统的电化学势、平衡的稳定性以及勒·沙特利耶（H.-L.Le Chatelier，1850~1936）原理的推广。在这个综合性的研究中，他汲取了吉布斯和亥姆霍兹的成果，运用了分析力学的方法以及法国人马西厄（J.D.Massieu）的特征函数相关的两个自由能函数，并在此基础上加以扩大和深化。这部著作是迪昂许多非凡的、天才思想的显露，标志着他未来研究的总方向。书中直接指明批评贝特洛的地方并不多，对李普曼的批评更简短，甚至还有公正地称赞贝特洛之处（当然不是称赞他的“第三原理”）。但是，为了保持教育部长的尊严，贝特洛还是无理地发号施令：“这个年轻人将永远不能在巴黎教书。”

在高师的岁月，对迪昂具有经久不衰吸引力的是，巴斯德通过坚忍不拔的努力和扎实严谨的工作，终于在1885年为人类提供了抗狂犬病的疫苗。在第三学年，迪昂极有兴致地追踪巴斯德的研究工作，巴斯德本人也物色了有才干的助手。在1885年夏初大学毕业后，迪昂获准在母校度过两个学术年度，他成为巴斯德的主要候选者。巴斯德强烈坚持，迪昂应该到他的实验室负责细菌化学工作。迪昂有些犹豫不决，在雷卡米耶的催促下，迪昂经过几天慎重思考后决定出任，在巴斯德的系里干了一整年。

在第一个学术年度，他向杂志投寄了三篇论文，向科学院提交了两个短论，出版了他的博士论文。在第二个学术年度，他在校长的劝说下，参加了大学教师任职资格考试。1886年10月20日，他被正式任命，年薪两千四百法郎，由高师提供膳宿。尽管他为准备考试花费了不少时间，但依然研究成果累累，发表的文章共十七项，而两年的出版物，总计超过六百页。迪昂在1887年评论麦克斯韦（J.C.Maxwell，1831~1879）的《电磁通论》的法译本时写道：“也许麦克斯韦著作的（法国）读者将会遗憾，在那里缺乏法国物理学家的明晰性和德国几何学家的严格性；可是，英国数学家的方法迫使他通过以不同于他习惯的方式，有时以与他的习惯相反的方式再追溯电的主要理论，而帮助他发现新结果。”这也许是一个信号：要知道，在二十年后，迪昂对各种精神类型进行了饶有趣味的分析。

作为未来的大学教师，迪昂与荷兰物理化学家范托夫(J.H.Van't Hoff，1852~1911)通信。在1887年的文章中，他对范托夫渗透压进行了批判性分析。范托夫在给迪昂的信中承认，用热力学势能更简单地达到所描述的渗透压的关系。迪昂的另一篇论文处理了居里(P.Curie，1859~1906）的压电性，发现了处于不同温度下在电气石晶体各层内建立平衡的机制。这一切成就，必定会使那些贬损他的人感到尴尬。

尽管迪昂为教物理学在竞争考试中赢得第一名，尽管他的文章接二连三地发表，尽管迪昂想留在巴黎施展他的才华，但贝特洛大权在握，他的话就是金口玉言。迪昂最终被发配到里尔（Lille），他心情沮丧是可想而知的。他也意识到，这也许是终身流放的开始。