科学家的战争:名利之争损害科学

科学家之间的战争,其所产生的后果要比军事上的战争复杂得多:如果战争双方的重点在于争名逐利,那么必将阻碍想象力的发展,造成科学的停滞不前;如果战争双方的重点在于寻求真理,就会推动想象力的飞跃,使科学更上层楼。

科学家作为一个纯粹的、脱离了低级趣味的群体,似乎与名利二字没有任何关联。比起商场的尔虞我诈、政坛的黑幕重重,学术界似乎就像是一潭清泉,没有勾心斗角的彼此倾轧,也没有费尽心机的打击报复,有的只是其乐融融的探讨与专心致志的研究。

然而人无完人,即使是再伟大的科学家,也难免为了名利而互相打压,结果导致了科学本身的损失。

私心误国——牛顿使英国数学停滞百年

对微积分稍有了解的人,大概都听说过牛顿—莱布尼茨公式。这个公式是微积分学的基础,它第一次将微分与积分真正沟通起来,明确地表示了二者之间的内在联系——微分与积分是互逆的运算,从此给数学界开启了一扇崭新的大门。

虽然牛顿—莱布尼茨公式是以牛顿和莱布尼茨二人之名命名的,但是它并不是两人通力合作的成果,相反,是他们一前一后分别独立发现了微积分。然而,莱布尼茨的一次访英行动,使二人的原创权陷入了长久的纠纷。

莱布尼茨(1646~1716)比牛顿(1642~1727)小4岁,是当时德国最著名的科学家,20岁出头便名满天下。和许多才华横溢的年轻人一样,莱布尼茨也想到处挑战一下数学界的“高手”,看看自己的水平到底如何。1673年,他来到科学重镇英国,英国皇家学会派出迎战的代表,正巧是牛顿的好友科林斯。

科林斯本来并没把这个初出茅庐的小子放在眼里,然而在一番唇枪舌战中,莱布尼茨却妙语连珠,说得科林斯哑口无言。看着对方傲慢自大的样子,科林斯的气便不打一处来,于是他拿出了牛顿锁在柜子中的手稿——上面写着牛顿关于微积分的一些经典推理——打算灭灭莱布尼茨的威风。莱布尼茨接过手稿,一看之下不禁大惊失色。他为牛顿的奇思妙想而折服,一声不吭地回到了德国。

这件事本来应该到此为止了,然而到了1684年10月,莱布尼茨发表了第一篇关于微积分的论文。在这篇论文里,莱布尼茨采用了比牛顿原稿中简洁得多的微积分符号,而其表达的本质内容却与当年牛顿手稿中的微积分有异曲同工之妙。莱布尼茨的微积分很快传遍欧洲,而此时牛顿还从没有发表他的微积分手稿。直到1704年,牛顿才首次完整发表了他的微积分论文。

牛顿一直怀疑莱布尼茨抄袭了自己的手稿,他凭借其英国皇家学会会长的地位,以学会的名义起草的一份《调查报告》,矛头直指莱布尼茨,字里行间透露出对方抄袭自己的研究成果。

事实上,后人在研究二人的手稿时发现,牛顿是为解决物质运动问题而引入微积分的,因此在他的手稿中明显是先有导数概念,后有积分概念;而莱布尼茨则恰恰相反,受其哲学思想的影响,在他的手稿中却是先有积分概念,随后才有的导数概念。如果说牛顿仅仅是把微积分当作物理研究的数学工具,那么莱布尼茨则意识到了微积分将会给数学带来一场革命。

由于涉及民族荣誉,一场科学家之间的战争逐渐扩展成英国与欧洲大陆国家科学界的战争,英国数学家此后开始抵制欧洲的数学成果,并坚持在教学中使用牛顿创造的符号,这使得英国的数学几乎停滞了一个多世纪!

其实,如果牛顿能够不那么看重独创首创之名,他一定能发现莱布尼茨的闪光点——即使他的灵感真的来源于自己的手稿,就凭他能从不同角度思考出微积分公式、并且发明出一套实用性极强的微积分符号来看,他就不愧为一个卓越的数学家。由于牛顿的意气用事,使得整个英国的数学界掺入自己的私人斗争,从而停滞数学发展长达百年之久,这不可不说是一件憾事。

利欲熏心——爱迪生目光也短浅

“世界发明大王”爱迪生(1847~1931)不仅是科学家与发明家,还是一位名副其实的著名企业家。或许正是因为他企业家的身份,使本该深谋远虑的他变得目光短浅,只顾眼前利益。

爱迪生一生中大大小小的发明无数,最令他骄傲的大概就是白炽灯和直流电了。从1882年开始,他的公司仅仅三年就卖出了20万个电灯泡,然后利用直流电的电力系统来来发电,几年下来,爱迪生成为腰缠万贯的大老板。

1884年,就在爱迪生的事业如日中天时,一个年轻人拿着爱迪生一个朋友的介绍信,来到了爱迪生的办公室。这个年轻人就是电学天才特拉斯。特拉斯在爱迪生的公司兢兢业业地设计出20多种新型直流发电机的图样,经爱迪生亲自测试,都具有操作简单且电力强大的特点。爱迪生非常满意,到专利局为这些发电机申请了专利,并且投入使用,很快便大赚一笔。可是当特拉斯向爱迪生索要报酬时,他只说了一句“特拉斯,您并不懂美国式的幽默。”并没有理睬特拉斯的要求。

爱迪生虽然在科学事业和发明创造上可以说是一位优秀的人才,然而在做人方面却不算成功,他为了节约一点成本,就这样将一位天才推离了自己的掌控之中。但是也正是因为他的短见,给了特拉斯海阔天空的机会。在企业家乔治·威斯汀豪斯的支持下,特拉斯来到西屋公司开始了自己对交流电的研究。不久之后,能够实际应用的交流电发动机问世了,以其功率大、损耗小、传输距离长、变压简单的优点,很快地吸引了人们的眼球。

交流电的出现直接威胁了爱迪生所经营直流电的生意,因为使用直流电实在太多的缺点和限制。直流电不利长途传输,每隔 1公里就要增设发电站;使用直流电价钱亦较为昂贵,并且效能也远远不及交流电。在严重的生意利益威胁下,爱迪生开始大肆抨击特斯拉。

首先,爱迪生利用大众的无知与自己的权威效应,大肆宣传交流电的危险性。为了证实自己的这一观点,他专门建立了一座巨大的实验室,雇佣小学生到街上去抓小猫、小狗,将其置于1000伏的交流电下残忍的电死,形状极惨!这使得公众不由得对交流电感到莫名惶恐;其次,爱迪生还对特斯拉本人进行人身攻击,称他为“异端科学家”甚至“伪科学家”,不少不明真相的民众都对此深信不疑。

然而恶意的攻击只能蒙蔽人们一时,原本在电流大战中稳居上风的爱迪生,终于在竞争芝加哥世博会的照明项目时败下阵来。在世博会上,特斯拉使用一个总的交换机,数个多相发电机,升压器、传输线、降压器等系统装置成功点亮了9万盏照明灯,并在大会现场以自身为导体,在手指上点亮了一枚灯泡。自此,对交流电实用性与安全性的质疑声便烟消云散,而交流电也逐渐取代了直流电,成为了人们最重要的电力来源。

爱迪生与特斯拉的电流大战最终是以特斯拉的完胜而告终,这说明新生事物在经历曲折后必将取代旧事物登上历史的舞台。然而由于“正统”科学的代表爱迪生对特斯拉的百般刁难,这位百年难遇的奇才最终还是在贫困潦倒中郁郁而终。因为一己私利便无所不用其极地打压与自己相反的想法和观点,无疑是科学进步的最大阻碍。

假公济私——希尔伯特开除布劳威尔

和牛顿与爱迪生为名利遮蔽了双眼不同,希尔伯特与布劳威尔的战争则完全起源于二人在学术问题上的严重分歧,只是随着学术论战愈演愈烈,希尔伯特终于无法忍受布劳威尔的“挑衅”,开始利用自己手中的权力压制布劳威尔。

希尔伯特(1862~1943)是20世纪初最著名的德国数学家,他因为发明和发展了大量的思想观念(例如:不变量理论、公理化几何、希尔伯特空间)而被尊为伟大的数学家。布劳威尔(1881~1966)则是一位比希尔伯特小近20岁的荷兰数学家,在拓扑学领域有着突出贡献,他强调数学直觉,被视为直觉主义的创始人和代表人物。

这两位科学家在结识依始,关系可以说是非常融洽。布劳威尔在给朋友的信中提到希尔伯特时,称其为“世界上首屈一指的数学家”,毫不掩饰自己对他的欣赏;而希尔伯特对布劳威尔也是惺惺相惜,甚至为当时没有经济来源的布劳威尔推荐了阿姆斯特丹大学教授的职位。

然而随着他们在数学上的分歧越来越大,两人的关系也开始出现裂痕。直觉主义学派的代表人布劳威尔认为,原始的直觉才是数学的基础,数学概念是先于语言、逻辑和经验存在于人类的大脑中的,因此形式逻辑体系只能做为一种描述手段,而不能被当做数学的基础。在布劳威尔的理论当中,大量古典数学中的成果被摒弃和否定;希尔伯特对此却深觉不满,他认为古典数学是“我们最有价值的宝藏”,它所表述的是一种“有成效的概念结构和推理方法”。

原本,希尔伯特与布劳威尔还能在学术范围内理性地对话,但是布劳威尔对“排中律有效性” (排中律是传统逻辑基本规律之一,即一个命题是真的或不是真的,此外没有其他可能)的否定成了使二者间战争正式打响的导火索。布劳威尔在《论逻辑原则的不可靠性》一文中提出了对排中律的怀疑,认为“将排中律用作数学证明的一部分,是不允许的。”排中律是间接证明法的基石,更是希尔伯特一直以来坚持的证明法。当他看到布劳威尔对排中律的强烈否定后,终于忍无可忍,回应道“把排中律排除在数学之外,就像禁止拳手使用拳头。”

1914年起,布劳威尔开始在《数学年鉴》杂志工作,希尔伯特则是杂志的主编之一。或许过于倚仗自己的才华,布劳威尔一直没将自己与希尔伯特的争斗放在心上。直到1928年的秋天,他敬重的对手和上司和颜悦色地告诉他:“亲爱的同事,从今往后,我们将放弃与你在编辑《年鉴》上的合作,因此也把你的名字从刊名页上删去”。

布劳威尔被这巨大的打击惊呆了,被辞退一事令他大病一场,等他能从床上爬起来,他就给自己的同事写信,声称“希尔伯特在头脑不健全的时候发出的”,他甚至给希尔伯特夫人写信,希望她能让丈夫改变想法。然而希尔伯特却早已下定了决心,用此事给了布劳威尔一个下马威。

希尔伯特的假公济私,使得布劳威尔遭受到人生中最重大的打击,同时也将自己由布劳威尔的“对手”升级为他的“敌人”。这次希尔伯特对布劳威尔打压的结果,就是直觉主义数学日渐式微,现代数学的创新精神衰落。