科學家的戰爭:名利之爭損害科學

2020-12-05 大科技雜誌社

科學家之間的戰爭,其所產生的後果要比軍事上的戰爭複雜得多:如果戰爭雙方的重點在於爭名逐利,那麼必將阻礙想像力的發展,造成科學的停滯不前;如果戰爭雙方的重點在於尋求真理,就會推動想像力的飛躍,使科學更上層樓。

科學家作為一個純粹的、脫離了低級趣味的群體,似乎與名利二字沒有任何關聯。比起商場的爾虞我詐、政壇的黑幕重重,學術界似乎就像是一潭清泉,沒有勾心鬥角的彼此傾軋,也沒有費盡心機的打擊報復,有的只是其樂融融的探討與專心致志的研究。

然而人無完人,即使是再偉大的科學家,也難免為了名利而互相打壓,結果導致了科學本身的損失。

私心誤國——牛頓使英國數學停滯百年

對微積分稍有了解的人,大概都聽說過牛頓—萊布尼茨公式。這個公式是微積分學的基礎,它第一次將微分與積分真正溝通起來,明確地表示了二者之間的內在聯繫——微分與積分是互逆的運算,從此給數學界開啟了一扇嶄新的大門。

雖然牛頓—萊布尼茨公式是以牛頓和萊布尼茨二人之名命名的,但是它並不是兩人通力合作的成果,相反,是他們一前一後分別獨立發現了微積分。然而,萊布尼茨的一次訪英行動,使二人的原創權陷入了長久的糾紛。

萊布尼茨(1646~1716)比牛頓(1642~1727)小4歲,是當時德國最著名的科學家,20歲出頭便名滿天下。和許多才華橫溢的年輕人一樣,萊布尼茨也想到處挑戰一下數學界的「高手」,看看自己的水平到底如何。1673年,他來到科學重鎮英國,英國皇家學會派出迎戰的代表,正巧是牛頓的好友科林斯。

科林斯本來並沒把這個初出茅廬的小子放在眼裡,然而在一番唇槍舌戰中,萊布尼茨卻妙語連珠,說得科林斯啞口無言。看著對方傲慢自大的樣子,科林斯的氣便不打一處來,於是他拿出了牛頓鎖在柜子中的手稿——上面寫著牛頓關於微積分的一些經典推理——打算滅滅萊布尼茨的威風。萊布尼茨接過手稿,一看之下不禁大驚失色。他為牛頓的奇思妙想而折服,一聲不吭地回到了德國。

這件事本來應該到此為止了,然而到了1684年10月,萊布尼茨發表了第一篇關於微積分的論文。在這篇論文裡,萊布尼茨採用了比牛頓原稿中簡潔得多的微積分符號,而其表達的本質內容卻與當年牛頓手稿中的微積分有異曲同工之妙。萊布尼茨的微積分很快傳遍歐洲,而此時牛頓還從沒有發表他的微積分手稿。直到1704年,牛頓才首次完整發表了他的微積分論文。

牛頓一直懷疑萊布尼茨抄襲了自己的手稿,他憑藉其英國皇家學會會長的地位,以學會的名義起草的一份《調查報告》,矛頭直指萊布尼茨,字裡行間透露出對方抄襲自己的研究成果。

事實上,後人在研究二人的手稿時發現,牛頓是為解決物質運動問題而引入微積分的,因此在他的手稿中明顯是先有導數概念,後有積分概念;而萊布尼茨則恰恰相反,受其哲學思想的影響,在他的手稿中卻是先有積分概念,隨後才有的導數概念。如果說牛頓僅僅是把微積分當作物理研究的數學工具,那麼萊布尼茨則意識到了微積分將會給數學帶來一場革命。

由於涉及民族榮譽,一場科學家之間的戰爭逐漸擴展成英國與歐洲大陸國家科學界的戰爭,英國數學家此後開始抵制歐洲的數學成果,並堅持在教學中使用牛頓創造的符號,這使得英國的數學幾乎停滯了一個多世紀!

其實,如果牛頓能夠不那麼看重獨創首創之名,他一定能發現萊布尼茨的閃光點——即使他的靈感真的來源於自己的手稿,就憑他能從不同角度思考出微積分公式、並且發明出一套實用性極強的微積分符號來看,他就不愧為一個卓越的數學家。由於牛頓的意氣用事,使得整個英國的數學界摻入自己的私人鬥爭,從而停滯數學發展長達百年之久,這不可不說是一件憾事。

利慾薰心——愛迪生目光也短淺

「世界發明大王」愛迪生(1847~1931)不僅是科學家與發明家,還是一位名副其實的著名企業家。或許正是因為他企業家的身份,使本該深謀遠慮的他變得目光短淺,只顧眼前利益。

愛迪生一生中大大小小的發明無數,最令他驕傲的大概就是白熾燈和直流電了。從1882年開始,他的公司僅僅三年就賣出了20萬個電燈泡,然後利用直流電的電力系統來來發電,幾年下來,愛迪生成為腰纏萬貫的大老闆。

1884年,就在愛迪生的事業如日中天時,一個年輕人拿著愛迪生一個朋友的介紹信,來到了愛迪生的辦公室。這個年輕人就是電學天才特拉斯。特拉斯在愛迪生的公司兢兢業業地設計出20多種新型直流發電機的圖樣,經愛迪生親自測試,都具有操作簡單且電力強大的特點。愛迪生非常滿意,到專利局為這些發電機申請了專利,並且投入使用,很快便大賺一筆。可是當特拉斯向愛迪生索要報酬時,他只說了一句「特拉斯,您並不懂美國式的幽默。」並沒有理睬特拉斯的要求。

愛迪生雖然在科學事業和發明創造上可以說是一位優秀的人才,然而在做人方面卻不算成功,他為了節約一點成本,就這樣將一位天才推離了自己的掌控之中。但是也正是因為他的短見,給了特拉斯海闊天空的機會。在企業家喬治·威斯汀豪斯的支持下,特拉斯來到西屋公司開始了自己對交流電的研究。不久之後,能夠實際應用的交流電發動機問世了,以其功率大、損耗小、傳輸距離長、變壓簡單的優點,很快地吸引了人們的眼球。

交流電的出現直接威脅了愛迪生所經營直流電的生意,因為使用直流電實在太多的缺點和限制。直流電不利長途傳輸,每隔 1公裡就要增設發電站;使用直流電價錢亦較為昂貴,並且效能也遠遠不及交流電。在嚴重的生意利益威脅下,愛迪生開始大肆抨擊特斯拉。

首先,愛迪生利用大眾的無知與自己的權威效應,大肆宣傳交流電的危險性。為了證實自己的這一觀點,他專門建立了一座巨大的實驗室,僱傭小學生到街上去抓小貓、小狗,將其置於1000伏的交流電下殘忍的電死,形狀極慘!這使得公眾不由得對交流電感到莫名惶恐;其次,愛迪生還對特斯拉本人進行人身攻擊,稱他為「異端科學家」甚至「偽科學家」,不少不明真相的民眾都對此深信不疑。

然而惡意的攻擊只能蒙蔽人們一時,原本在電流大戰中穩居上風的愛迪生,終於在競爭芝加哥世博會的照明項目時敗下陣來。在世博會上,特斯拉使用一個總的交換機,數個多相發電機,升壓器、傳輸線、降壓器等系統裝置成功點亮了9萬盞照明燈,並在大會現場以自身為導體,在手指上點亮了一枚燈泡。自此,對交流電實用性與安全性的質疑聲便煙消雲散,而交流電也逐漸取代了直流電,成為了人們最重要的電力來源。

愛迪生與特斯拉的電流大戰最終是以特斯拉的完勝而告終,這說明新生事物在經歷曲折後必將取代舊事物登上歷史的舞臺。然而由於「正統」科學的代表愛迪生對特斯拉的百般刁難,這位百年難遇的奇才最終還是在貧困潦倒中鬱鬱而終。因為一己私利便無所不用其極地打壓與自己相反的想法和觀點,無疑是科學進步的最大阻礙。

假公濟私——希爾伯特開除布勞威爾

和牛頓與愛迪生為名利遮蔽了雙眼不同,希爾伯特與布勞威爾的戰爭則完全起源於二人在學術問題上的嚴重分歧,只是隨著學術論戰愈演愈烈,希爾伯特終於無法忍受布勞威爾的「挑釁」,開始利用自己手中的權力壓制布勞威爾。

希爾伯特(1862~1943)是20世紀初最著名的德國數學家,他因為發明和發展了大量的思想觀念(例如:不變量理論、公理化幾何、希爾伯特空間)而被尊為偉大的數學家。布勞威爾(1881~1966)則是一位比希爾伯特小近20歲的荷蘭數學家,在拓撲學領域有著突出貢獻,他強調數學直覺,被視為直覺主義的創始人和代表人物。

這兩位科學家在結識依始,關係可以說是非常融洽。布勞威爾在給朋友的信中提到希爾伯特時,稱其為「世界上首屈一指的數學家」,毫不掩飾自己對他的欣賞;而希爾伯特對布勞威爾也是惺惺相惜,甚至為當時沒有經濟來源的布勞威爾推薦了阿姆斯特丹大學教授的職位。

然而隨著他們在數學上的分歧越來越大,兩人的關係也開始出現裂痕。直覺主義學派的代表人布勞威爾認為,原始的直覺才是數學的基礎,數學概念是先於語言、邏輯和經驗存在於人類的大腦中的,因此形式邏輯體系只能做為一種描述手段,而不能被當做數學的基礎。在布勞威爾的理論當中,大量古典數學中的成果被摒棄和否定;希爾伯特對此卻深覺不滿,他認為古典數學是「我們最有價值的寶藏」,它所表述的是一種「有成效的概念結構和推理方法」。

原本,希爾伯特與布勞威爾還能在學術範圍內理性地對話,但是布勞威爾對「排中律有效性」 (排中律是傳統邏輯基本規律之一,即一個命題是真的或不是真的,此外沒有其他可能)的否定成了使二者間戰爭正式打響的導火索。布勞威爾在《論邏輯原則的不可靠性》一文中提出了對排中律的懷疑,認為「將排中律用作數學證明的一部分,是不允許的。」排中律是間接證明法的基石,更是希爾伯特一直以來堅持的證明法。當他看到布勞威爾對排中律的強烈否定後,終於忍無可忍,回應道「把排中律排除在數學之外,就像禁止拳手使用拳頭。」

1914年起,布勞威爾開始在《數學年鑑》雜誌工作,希爾伯特則是雜誌的主編之一。或許過於倚仗自己的才華,布勞威爾一直沒將自己與希爾伯特的爭鬥放在心上。直到1928年的秋天,他敬重的對手和上司和顏悅色地告訴他:「親愛的同事,從今往後,我們將放棄與你在編輯《年鑑》上的合作,因此也把你的名字從刊名頁上刪去」。

布勞威爾被這巨大的打擊驚呆了,被辭退一事令他大病一場,等他能從床上爬起來,他就給自己的同事寫信,聲稱「希爾伯特在頭腦不健全的時候發出的」,他甚至給希爾伯特夫人寫信,希望她能讓丈夫改變想法。然而希爾伯特卻早已下定了決心,用此事給了布勞威爾一個下馬威。

希爾伯特的假公濟私,使得布勞威爾遭受到人生中最重大的打擊,同時也將自己由布勞威爾的「對手」升級為他的「敵人」。這次希爾伯特對布勞威爾打壓的結果,就是直覺主義數學日漸式微,現代數學的創新精神衰落。

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