當學術沾染名利,約翰伯努利對兒子的嫉恨,影響數學界幾十年發展

2020-12-10 胖福的小木屋

1747 年的最後一天,在巴塞爾大學教授生理學的丹尼爾還還沒有來得及感受新年的氣息,就接到了家裡的噩耗,自己的父親約翰·伯努利病重,丹尼爾馬不停蹄的趕回家中,誰知道在病榻上的父親卻依然不肯見自己,將他拒之門外,丹尼爾沒有想到,13 年前的事情會讓父親嫉恨自己到死,這讓丹尼爾十分難過,丹尼爾不斷哀求,希望得到了父親的原諒,可頑固的約翰卻依然沒有選擇和自己的兒子和解。1748 年的第一天,約翰與世長辭。

約翰伯努利

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時間倒回 32 年,1716 年,16歲的丹尼爾正在與自己的父親進行持久的拉鋸戰,他怎麼也想不明白,父親是數學界德高望重的泰鬥,自己的大伯雅各布也是赫赫有名的大數學家,自己的哥哥也修習數學,為什麼父親卻並不願意自己從事數學這條道路。

另外一邊,約翰也在為自己這個兒子頭疼,他在自己的兒子身上感受到了強大的數學天賦,這讓他由欣喜又恐慌,約翰擔心自己的兒子將來會超越他,原以為讓兒子丹尼爾去修習哲學和邏輯學,就可以斷了他學習數學的念頭,誰知道,最終還是沒有澆熄他對於數學的欲望。

在權衡再三下,約翰允許丹尼爾從事醫學,丹尼爾想了一下,覺得自己可能再怎麼樣也無法說服自己頑固的父親,便選擇了答應,丹尼爾一邊修習著醫學,一邊私底下瞞著父親進行數學的研究。

1724 年,來到義大利威尼斯遊學的丹尼爾遇見了自己的好朋友哥德巴赫,丹尼爾和自己的朋友講述了這幾年來自己的數學研究,哥德巴赫一聽,就對丹尼爾說,要不然你把這些成果都整理一下,出一本書吧。

丹尼爾一聽,覺得這是一個很好的意見,在哥德巴赫的協助下,丹尼爾很快完成了自己人生中的第一本數學研究專著《數學練習》,丹尼爾沒有想到,自己寫的這本研究專著居然得到這麼多人的認可,這讓他非常開心。

這個時候,他收到了一件非常不錯的禮物——俄國聖彼得堡科學院邀請丹尼爾就職的請帖,丹尼爾思考了一下,覺得去俄國進行教學和研究也不並沒有什麼不好的,不過又覺得一個人太過於孤單,就拉上自己的哥哥尼古拉第二一起,1725 年丹尼爾和哥哥正式踏上了去聖彼得堡科學院的路程。

在聖彼得堡科學院工作的丹尼爾一次閒的無聊,玩起了紙張,他往兩張紙中間吹氣,結果發現紙不但不會向外飄去,反而會被一種力擠壓在了一起。

這讓丹尼爾覺得特別有趣,他就想搞懂這究竟是為啥,在想了好一會之後,丹尼爾終於得出了結論:

因為兩張紙中間的空氣被我們吹得流動的速度快,壓力就小,而兩張紙外面的空氣沒有流動,壓力就大,所以外面力量大的空氣就把兩張紙「壓」在了一起。

丹尼爾發現這個原理也適用於水流,於是他就提出:「在水流或氣流裡,如果速度小,壓強就大;如果速度大,壓強就小」。

這個小小的發現也讓丹尼爾的名氣變得更大了,然而丹尼爾並沒有很開心,在這一年,自己的哥哥因為闌尾炎去世了,丹尼爾非常難過。

他想到了自己的好朋友歐拉,便想邀請自己的好朋友也是自己父親的學生歐拉也來俄國聖彼得堡科學院工作,在過了一年之後,丹尼爾原以為歐拉不會過來了,誰知道這個時候,歐拉卻來到了聖彼得堡科學院。

歐拉的到來讓丹尼爾十分開心,他邀請歐拉作為自己的助手,和歐拉工作的這段時間,丹尼爾覺得特別棒,無論自己有什麼樣的想法,歐拉都能夠第一時間領會,甚至比自己做的更好,丹尼爾一時間也鬥志昂揚,也和自己的好朋友默默較著勁,想看看誰做的更好。

伯努利一家對於微積分的研究都非常出色,丹尼爾的父親約翰、大伯雅各布都是微積分方面的大家,丹尼爾也對微積分十分感興趣,有一天,他苦思冥想,能不能把微積分和微分方程推廣到物理上面呢?

既然牛頓都是用微積分來解決物理問題,那我師爺創造的微積分肯定也可以推廣到物理上面。(用數學方法解決物理問題,和把數學推廣到物理上有區別,丹尼爾的師爺是萊布尼茨)

說幹就幹,在一陣忙活之後,丹尼爾居然成功地把微積分和微分方程推廣到了物理上面,丹尼爾沒有想到,自己的行為促使自己成為了數學物理方法的奠基人。

在聖彼得堡科學院呆了 8 年之後,丹尼爾實在受不了了,俄國實在太冷了,丹尼爾實在吃不消了,回到了自己父親工作的巴塞爾大學,做起了解剖學教授。

1734 年,這是一個丹尼爾一生都無法忘記的時刻,再繼 1728 年因為地球引力問題獲得巴黎科學院的獎金之後,丹尼爾又去參賽了,這次的題目是「行星軌道與太陽赤道不同交角的原因」,然而丹尼爾沒有想到的是,自己的父親也去參賽了。

結果父子兩個人都雙雙中獎,得知消息的丹尼爾十分開心,以為父親肯定會誇讚自己,他興衝衝地跑回家,哪知道,跑回家的丹尼爾等來的卻是父親和自己斷絕父子關係的消息。

丹尼爾沒有想到,父親居然認為這是自己設置的一個圈套,是想要和他平起平坐,這讓他驚愕萬分。

而對於名利十分在意的約翰絕對不允許自己的兒子能夠超越自己,對於兒子的行為他十分憤怒,在這一刻,他的眼裡早就沒有了兒子,他的心裡就只有一個想要將自己踩在腳下的對手。

丹尼爾沒有想到自己的父親會這樣想,他想要和自己的父親妥協,說清楚原委,然而約翰早已怒火攻心,聽不進解釋,這讓丹尼爾十分委屈,他難過地說:「如果地球上沒有數學家,真實的物理也許會更好。」

丹尼爾想要挽回自己的父親,他可以迴避父親研究的領域,並且對於數學研究選擇了放棄,專心致志從事流體力學的研究,他覺得比起父親,這些東西都沒有得到父親的諒解重要。

丹尼爾伯努利

丹尼爾並沒有意識到自己的選擇對於數學界的影響有多大,在數學領域具有強大天賦的丹尼爾,對代數、微積分、級數理論、微分方程、概率論等方面都很有研究,然而此刻卻因為父親的嫉恨,他幾乎不再從事純數學研究,可以說影響了數學界幾十年的發展。

丹尼爾以為自己的妥協會得到父親的認可,誰知道父親根本不買帳,而接下來父親的行為更加讓丹尼爾心寒,1738 年,丹尼爾耗費巨大苦心的巨著《流體力學》發表,丹尼爾認為,這本書耗費了丹尼爾很多的心血。

然而在 1739 年,自己的父親約翰也出了一本書叫《流體力學》,上面標註的出版時間是 1732 年,一時之間,科學界議論紛紛,都認為是丹尼爾抄襲了自己的父親,這讓丹尼爾很心寒,自己並沒有對父親做出任何不恭的行為,為什麼父親要這樣對自己,還惡意中傷自己。

丹尼爾著作《流體力學》內頁

然而科學界在經過仔細研究之後發現,約翰書中有相當多的部分是取自丹尼爾書的內容。大部分結果也並沒有超出丹尼爾的書。約翰這樣做估計是想讓人們確鑿地以為丹尼爾抄襲自己,然而約翰想儘量從牛頓的原理直接進行推演,以說明他的獨立著作,卻出現了漏洞,被揪住了尾巴。

一時之間,大家都明白了約翰的用心,「德高望重」的約翰成為了科學界不少人私下的笑料。

父親的行為對丹尼爾的打擊更大了,父親明明不從事流體力學領域,為什麼還要這樣做,即使自己流體力學做的再出色,也不會對父親的聲譽造成什麼影響呀。

然而丹尼爾不明白,自己的父親早已被名利所汙染,從當初嫉恨自己的哥哥,到如今嫉恨自己的兒子,約翰一生都在爭鬥,都在怕伯努利家族的人超越了自己,掩蓋了自己的光輝。

約翰和雅各布的爭鬥也十分有名

丹尼爾只好不再管父親的態度,他再次參加了法國科學院獎金的獎賞大賽,1740 年他再次獲得大獎,一直到 1747 年,丹尼爾一共獲得了 5 次大獎,這也讓約翰在原諒自己兒子的可能性上變得越來越低。

這個時候,丹尼爾也成為了科學界一個綻放耀眼光芒的巨星,有一次丹尼爾在外出旅行中,丹尼碰見了一個非常風趣的年輕人,兩個人就聊起了天,年輕人問丹尼爾叫什麼,丹尼爾就如實相告,說自己是丹尼爾·伯努利。誰知道這個年輕人哈哈大笑,一臉嘲諷,說「你是丹尼爾的話,那我就是牛頓了」。

這句話並沒有讓丹尼爾生氣,反而丹尼爾更加開心了,自己有一天居然可以和牛頓齊名,要知道,自己的師爺才勉勉強強比的上牛頓的光輝呀!年輕人的這段話也讓丹尼爾記住了一輩子,這是他一生最好聽的誇讚的話。

牛頓

從父親關係崩盤的丹尼爾一直都靠與歐拉的通信得到了安慰,這位一生的摯友也是一生的對手讓丹尼爾對於科研越發深入。丹尼爾向歐拉提供最重要的科學信息,歐拉運用傑出的分析才能和豐富的工作經驗,給以最迅速的幫助。

當時丹尼爾在看演奏弦樂器的人用弓在弦上來回拉動時,發現弓所接觸的只是弦的很小一段,似乎應該只引起這個小段的振動,實際上, 振動總是傳播到整根弦,弦的各處都振動起來.丹尼爾就想能不能用數學方法研究這種弦振動傳播現象。

一開始,丹尼爾和歐拉對弦振動的研究已經導出了一階、二階或更高階的微分方程,但是兩個人對於弦振動可允許的解產生了爭論,歐拉選擇用偏微分方程來表示弦振動的波動方程。

丹尼爾不能理解自己的朋友的研究思路,丹尼爾認為簡單振動(基音)和疊合振動(高次諧音)可以同時存在,他給自己的好朋友歐拉寫信說:振動弦的許多模式(簡單的和疊加的)能夠同時存在.假定長度為a的弦,從單一的振動出發,它的全部振動可用一個級數形式表示 。

在和歐拉的爭論之中,丹尼爾覺得自己十分享受這樣的氛圍,可以讓自己忘卻所有的煩惱,沉浸於學術的殿堂之中。他喜歡和所有的數學家寫信探討爭吵,包括哥德巴赫、達朗貝爾、拉格朗日。

丹尼爾遺留的信件

然而 1748 年父親去世之後,這也成為了丹尼爾化不了的一個心結,儘管未來丹尼爾成為了科學界最卓越的星辰之一,但是,他依然無法忘記父親對自己的嫉恨。1782 年,丹尼爾躺在了病榻之上,回想起自己一生得過的殊榮,丹尼爾心中最渴望的,還是得到父親的諒解。

(文章採用故事性寫法,以丹尼爾為第三人稱敘述,所有故事都是基於史實的延伸,並非虛構)

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    18世紀對推進微積分及其應用貢獻卓越的歐洲數學家除了前面提到的伯努利兄弟和歐拉還有:克萊洛、達朗貝爾、拉格朗日、蒙日、拉普拉斯和勒讓德。雖然他們不像牛頓和萊布尼茨那樣創立了微積分,但他們在微積分發展史上同樣功不可沒,沒有他們的奮力開發和仔細耕耘,牛頓和萊布尼茨的草創的微積分就不可能像現在這樣春色滿園。