4. 流体力学之父:赢得了全世界,却唯独不能赢得自己父亲的尊重
彼得堡科学院的建成还要回溯至欧拉的师公莱布尼茨。莱布尼茨在与彼得大帝的会面中,劝说沙皇在彼得堡建设俄国专属的科学院。科学院建成于 1724 年,一年后彼得大帝即告驾崩,王后叶卡捷琳娜登基继位,史称叶卡捷琳娜一世。这位巾帼之君继承了丈夫的遗愿,来自彼得堡科学院的聘书雪片般飞到欧洲的各大学术中心,聘请知名的科学家前往俄国就职。伯努利一脉中最先就任的是欧拉的师兄、约翰·伯努利的两个儿子尼古拉·伯努利与丹尼尔·伯努利,两人均是伯努利世家下一代的佼佼者。
当年约翰·伯努利和哥哥雅各布相继反抗父亲的命令,拒绝从事商业而投身数学,并以此为傲。如今约翰衰老下去,成长为当年的自己最讨厌的模样:他像当年自己的父亲一样,强迫儿子经商,不要继承自己的衣钵成为数学家。然而儿子依旧抗拒父命,踏上数学研究的路途。如同当年父亲约翰师从伯父雅各布,学习数学技巧,如今,约翰的儿子丹尼尔也跟从哥哥尼古拉学习数学。双方的数学天赋得到了完整的开发,被聘任前往俄国研究数学之时,尼古拉三十岁、丹尼尔只有二十五岁。
伯努利家族终于迎来了第二代杰出传人的到来。尼古拉·伯努利没有囿于父亲与伯父之间的成见,他跟从伯父雅各布·伯努利的脚步,大力发展概率论。他修订了伯父留下的书稿,出版了新版的《猜度术》,还为伯父留下的五篇微积分级数方面的论文进行修订,准备作为《猜度术》的附录出版。唯其不幸的是,他仅仅前往俄国工作八个月便因为发热,逝世在三十一岁的壮年。他空出的席位后来由欧拉继承。
弟弟丹尼尔·伯努利十三岁入读巴塞尔大学,十六岁就拿到了硕士学位,与数学家哥德巴赫还有过通信往来。他追随者哥哥的脚步,共同前往圣彼得堡,开展研究。
哥哥尼古拉去世后,丹尼尔遭到了巨大的打击。他一度动起了离开俄国的念头,写信给父亲约翰,也提到自己在圣彼得堡的黯淡时光。虽然父子的关系并不融洽,父亲却依然举荐了欧拉前往圣彼得堡工作,最终,在伯努利父子的帮助下,欧拉前往圣彼得堡,正式开启了自己的学术生涯。
与欧拉在一起的日子,是丹尼尔最高产的一段日子。他在俄国任职的八年中,是欧拉忠实的朋友、伙伴以及竞争对手,与欧拉切磋钻研,共同提高。他在概率论、偏微分方程、物理学和流体动力学方面都做出了自己的贡献。如今,我们的中学课本里还会提到「流体流速越快,则流体压力越小」的基础观点,这在流体力学中被称作「伯努利定理」。在微积分的帮助下,丹尼尔得以把液体的流动简化为积分方程,从而得出了这一流体力学的基本原理。
如果他能在圣彼得堡多与欧拉工作一段时间,无疑将取得更大的成就,只是俄国的政局急转直下,政局的巨震也影响到了学界的发展——当年热情盛邀各国学者来俄的女主人卡德琳娜在位两年便驾崩,由彼得大帝尚未成年的孙辈彼得二世执掌俄国政权,彼得二世的统治也不长久,仅仅两年便夭折。随后即位的是彼得大帝的侄女安娜一世。
安娜一世作风独裁、生活奢靡,对科学漠不关心,在她的高压统治下,成批的学者离开了圣彼得堡,自谋出路。1733 年,丹尼尔·伯努利也无法忍受圣彼得堡紧张的政治氛围,正式向欧拉辞行,在次年回归故国。此后的时间里,二人一直保持着密切的通信。归国后丹尼尔正式出版了自己的流体力学著作,其中得到了来自欧拉的大量帮助。欧拉利用自己在微积分方面的技巧,以卓绝的洞见协助丹尼尔为流体现象建立数学模型,做出了极大的贡献。
丹尼尔在辞行次年的 1734 年赢取了巴黎科学院的年度大奖,奖项颁给了他在天文学领域的成就。然而,这项奖励不但没有为丹尼尔带来快乐,反而成为他的枷锁,更成为整个数学界的莫大损失。
仅仅是因为,当年另一位联合获奖人也提交了一篇相同领域的论文,与他平分该年科学院大奖。这位联合获奖者,正是他的父亲:约翰·伯努利。
约翰·伯努利当年在与雅各布的学术争端中,便不容雅各布压自己一头,如今看到自己儿子将要挑战自己的数学第一人宝座,更加怒不可遏。他认为这次平分大奖,正是儿子对自己一次示威。二者原本就不甚牢固的父子情谊在此彻底崩裂,丹尼尔从俄国返回巴塞尔后回家探看,却发现房门紧锁。这对父子被一扇房门隔绝,父亲拒绝儿子踏入门内。
父子反目之后,温和的丹尼尔依然心怀对父亲的尊重,在他出版的《流体力学》一书的卷首页中,他用文人委婉的方式向父亲示好,印刷上了「丹尼尔·伯努利,约翰之子」的字样,希望与父亲重归旧好,然而他没有获得任何回应。更加过分的是,约翰在后来出版了一本著作《水力学》,其中大量抄袭了丹尼尔的作品,他还专门把自己作品的出版年份从真实的 1739 年向前印刷成 1732 年,比丹尼尔的《流体力学》要早,以暗示是儿子抄袭了自己的作品。
心灰意冷的丹尼尔就此远离了数学研究,数学学科从此损失了一位大师。不过,丹尼尔的天资并不会浪费,此后他又有九次获得了巴黎科学院的大奖,涵盖了潮汐、海流、时间度量等方方面面的领域。他以微积分为利器,将数学思想融入物理学,在流体问题、物体振动和摆动问题中都留下了自己的成果。他被后世称作流体力学之父,连流体力学这门学科的名称,都源自他的文章标题。
丹尼尔至此声名鹊起,关于他曾留下过一段难辨真假的记录:一次丹尼尔在旅途中与陌生人相谈甚欢,他自我介绍说自己便是丹尼尔·伯努利,而陌生人却毫不相信自己见到了这位名声远扬的学者,不屑地抬杠道:「那我还是艾萨克·牛顿呐。」
丹尼尔·伯努利后来成为柏林、巴黎、英国等各大科学院的会员,赢得了整个欧洲的尊重,却唯独不能赢得自己的父亲。
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