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死在所有敌人后面

时间:2023-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:牛顿的去世,是微积分草创时代的完结,也为约翰·伯努利翦除了最重量级的竞争对手。雅各布的解法更显笨拙,但给出的是一个通用解法;约翰的解法聪明巧妙,但适用面却相对狭窄,日后,也正是以雅各布的解法为基础,发展出了微积分的重要领域变分法。雅各布在变分法中的成就并没有引起弟弟的钦佩信服。他依然热衷于与人争斗,不过牛顿之后,已经没人具备与伯努利正面对抗的实力。



2. 约翰·伯努利的安慰:死在所有敌人后面


不过,贝克莱悖论刚刚被提出之时,数学家们还远远达不到攻克这一难题的实力。旧时代的巨人轰然倒地,新时代的学者们还在孕育之中。


牛顿身后,留下了巨大的学术真空,他此前虽然有在剑桥大学任教的经验,却不擅长教授学生,他没能为英国培养出一代杰出的学者,他去世之后,英国便再不复数学中心的荣光。


牛顿的去世,是微积分草创时代的完结,也为约翰·伯努利翦除了最重量级的竞争对手。这一年,约翰·伯努利已是花甲之年,这位好斗暴躁的老人如今孤独寂寞,昔日的对手仇敌,都一个个离他而去。


最先离去的是他自己的学生洛必达侯爵,自从洛必达汇编了约翰的微积分成果用作书籍出版,约翰便一直耿耿于怀,认为学生完全应该明确表述这是约翰个人的成就。虽然公正看来,洛必达已经在书中特别向他致谢,洛必达定理也是学界的通俗叫法而不是洛必达执意冒名顶替,然而约翰依然和自己的学生走向决裂。


洛必达侯爵去世于 1704 年,那本引起两人争议的《用于了解曲线的无穷小分析》,在此后一直被用作高等数学的标准教材。约翰在此后自己的生命里,要一直看到这本署名洛必达的教材无数次出现在自己的眼前。


随之而去的是约翰·伯努利的哥哥雅各布·伯努利。


自从当年的悬链线争端爆发,约翰和哥哥的关系就每况愈下,他甚至略带神经质地亲笔写信指责自己的父亲,认为父亲更关心自己的哥哥,而忽视自己的感情。写信抱怨之时约翰已经年过而立,可在父亲面前争宠这件事上,还是幼稚得像个孩子。


当年他与哥哥雅各布·伯努利起源于悬链线和最速降线的争端还历历在目,不断被他回味重温。在最速降线一役里,虽然雅各布和约翰都给出了正确的答案,但解答方法却不尽相同。雅各布的解法更显笨拙,但给出的是一个通用解法;约翰的解法聪明巧妙,但适用面却相对狭窄,日后,也正是以雅各布的解法为基础,发展出了微积分的重要领域变分法。变分法作为处理函数变量的重要工具,用于处理函数数学领域,通过求取极值函数得到泛函数的极大值和极小值。变分法用来求取最速降线中滚落时间的最小值,无疑恰如其分。


变分法的使用也非常广泛,如同一个著名而历史悠久的数学问题曾发问:如果一个人拿着一条绳子,用来圈一块地,那么绳子围成什么形状,才能让围合的面积最大化?——同样,是涉及最大值求解的问题。


如今我们用直觉也能猜出:答案应该是一个圆形。可是,要想证明它却非常困难。正是雅各布的变分法解决了这个问题的精准证明,在日后,变分法在理论物理中将成为强力工具,在材料学中也会有广泛的应用,甚至,经济学家们也用来求解动态最优问题。在不久的后来,变分法将在约翰的学生欧拉,以及学术后辈拉格朗日手里得到极大的发扬,他们找到了变分法中的关键定理:欧拉-拉格朗日方程。


雅各布在变分法中的成就并没有引起弟弟的钦佩信服。在 1718 年的一封信件里,约翰还沉浸于当年一夜之间解出悬链线方程的光辉战果,还在和朋友的通信当中专程炫耀,他用沾沾自喜的口吻写下了「我哥哥的努力没有结果。而我却幸运得多」。时隔多年,约翰依然对那一日早上兄弟之间的对话印象深刻,并一五一十地记录在信件之中。他也专门指出,这并不是自己心胸太狭窄,而是如果是他的哥哥解决了这个问题,那么雅各布也一定会贬低自己,自己如此行事,只是对雅各布基本的回敬。


这封信函作为兄弟二人紧张关系的细小缩影,也是约翰对哥哥仇恨的最佳佐证,毕竟,提笔写下这封用语轻蔑的信函之时,雅各布·伯努利已经去世整整 13 年,再无法对弟弟的不屑做出任何回应。


雅各布·伯努利在 1705 年去世,比莱布尼茨和牛顿都要早,甚至还早于自己的父亲。伯努利家族的亲缘关系一向紧张,即使是在约翰眼里更为得宠的哥哥,也因为父亲强迫自己从事商业而耿耿于怀,他的座右铭 「我违父意,钻研群星」就是一个明显的注解。


他把一生都献给了自己挚爱的数学学术,即使在临终之时,还嘱咐后人要在自己的墓碑上镌刻一条对数螺线,彰显自己对数学的热爱。


对数螺线如今在通俗的叫法里被称作斐波那契螺旋或者黄金螺线,被广泛应用在摄影构图的指导中,今天打开社交网络上摄影大咖的构图讲堂,总是可以看到黄金螺线的身影。雅各布钟爱这条曲线,是因为它经过各种几何变换后依然保持自相似,雅各布·伯努利认为这正是对自己品格最好的描述,他为自己拟定的墓志铭是「纵然变化,依然故我」,也是对对数螺线性质的描述。


只是,为他雕刻墓碑的工匠学艺不精,错把对数螺线雕刻成了蚊香形状的阿基米德螺线,美感尽失,雅各布九泉之下若有所知,也当心怀遗憾。


雅各布去世后,约翰终于得以继承了雅各布在巴塞尔大学数学教授的席位,他终于得到了这觊觎已久的教职。


如今牛顿也已经长眠,约翰·伯努利终于成为这个时代最举足轻重的数学家。他连续当选巴黎、柏林、英国、彼得堡几大科学院的院士,又因微积分的应用,在力学、天体力学、流体力学连续摘取巴黎皇家科学院的年度大奖。以约翰·伯努利为中心,他与 110 位学者建立起联络,往来进行学术讨论的信件超过 2500 封,在数学领域里留下了自己不可磨灭的痕迹。


他依然热衷于与人争斗,不过牛顿之后,已经没人具备与伯努利正面对抗的实力。英国数学家、以「泰勒级数」留名数学史的泰勒曾和他互有龃龉,不过都远远不如当年牛顿给他的重击。


再后来,连泰勒也去世的时候,约翰·伯努利居于数学领域的御座,傲然评论:「我的对手们都死在我的前面,还都比我年轻,这是一种命运。在过去的 15 年中,他是他们中的第六个。」


这位倔强的老人把代表对手命运的珠子一颗一颗从生拨到死,心中充满欣慰。

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