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你絕對不敢相信,一個人竟然研究了41個領域,牛頓最大的對手

2024-03-28科學

在17世紀,有著這樣一位神級人物,在數學上,他能和牛頓互撕;在哲學上,他能跟笛卡爾叫板。在那個世紀,可能再也找不出來第二個像他這樣涉獵廣泛、博學多才的人了。這個人的名字我想你一定聽過,尤其是學過高數的同學們,這個名字可以稱得上是試卷上永遠揮之不去的噩夢,他就是德國的全能學者——萊布尼茲。

開掛童年

咱們先看看這位大佬的童年時光吧,萊布尼茲的爸爸是萊比錫大學的倫理學教授,母親也出身於書香門第,托了爸媽的福,萊布尼茲從小就有著超強的學習天賦,按照通常的劇本來說,這樣的天才肯定是在班級名列前茅,然後順利考入名牌大學吧?萊布尼茲可沒有按照正常套路出牌,他和帕斯卡一樣,是靠著自學成才的。

他在學校裏待了沒幾天就選擇潤了,因為他覺得與其在學校裏接受那些條條框框式的教育,還不如在家自學得快。後來,年僅14歲的萊布尼茲憑借自己的本事考入了歐洲名校萊比錫大學,也就是說,在我們上初中的年齡,萊布尼茲自己考了個大學讀。對於這場面,不得不感嘆有些小說還是寫的保守了。

誒,這還沒完呢!

我想大多數人都會以為,萊布尼茲這樣的大數學家,大學專業肯定是數學或者物理吧,其實不然,他的大學專業甚至不是一門理科。他走的是和拉瓦節一樣的路線——大學學法律,但依然不妨礙畢業後跑去理科開掛。

20歲那年,萊布尼茲遞交了一篇名為【組合的藝術】的畢業論文,這篇論文主要是講述了他的一些哲學思想。正是這篇論文,讓萊布尼茲成為了近代邏輯學的先驅和創始人,這就有在20世紀靠著畢業論文拿了諾獎那味了。幹出了這麽一件事,其實就已經足夠吹上一輩子了,但萊布尼茲還有更逆天的操作,沒過多久他又靠著一篇【論教授法律的新方法】獲得了紐倫堡艾爾特道夫大學的博士學位,還讓這所學校給他拋來了橄欖枝,高薪聘請他來這給學生們講課。能夠得到這樣的機會,那還不得火速跑去報到,生怕那邊的校領導變了主意?萊布尼茲對於這個聘請的態度可謂是非常堅決果斷——不去,再見。

馬車上的卷王

畢業後的萊布尼茲希望能夠謀求到一個更高的位置,一個大學教授怎麽能滿足自己的胃口?萊布尼茲在畢業後認識美因茲的選帝侯。什麽叫選帝侯呢?17世紀的德國權利非常分散,國王是由幾個「選帝侯」共同決定產生的,每個選帝侯都必然是當時有頭有臉的大人物。而美因茲選帝侯是眾多選帝侯當中最有牌面的一個,他除了能選拔國王,同時還兼任帝國的首相,地位基本和國王是平起平坐。

這位選帝侯給萊布尼茲安排了一個法律顧問的差事,讓他負責法典的修訂,後來還讓萊布尼茲出任外交官,去鄰國完成各種各樣的外交任務。這聽上去簡直就是神仙生活啊!除了拿到了鐵飯碗,還能整天周遊列國。

可是,在17世紀周遊列國可不一定是好事,那個時候可不同於現在坐幾個小時的飛機就能出國,那時別說飛機沒有,連火車都是科幻小說內容。要輾轉於歐洲各國之間,那只能靠馬車,可能出一趟外差,路上就要花費好幾個周,這差事,換誰誰不emo?

顯然萊布尼茲就不emo,這位時間管理大師將這段趕路的時間狠狠拿捏住了,繼而成功操盤人生。

萊布尼茲在馬車到底有多能學呢?從他生前的所有作品來看,萊布尼茲一生的研究領域多達41個,而其中大部份的作品都是在馬車上完成的。可以說,你能想到的學科,他基本都懂。

咱就拿哲學領域來舉例子吧,他在哲學上的著作有【形而上學談話】、【單子論】、【人類理智新論】、【神正論】等等等等,看了這些書名我想你就能明白萊布尼茲研究的東西到底有多深奧了。

哲學家費爾巴哈曾這樣評價他:「近代哲學領域繼笛卡爾和斯賓諾莎之後,內容最豐富的哲學家的就是萊布尼茲」。從哲學史的角度上說,萊布尼茲是歐洲17世紀理性主義的代表人物,而且是德國的自然哲學開創者。其哲學思想還影響了之後例如康德、黑格爾這樣的大哲學家。「這個世界上沒有兩篇完全相同的樹葉」,這句哲學名言就是出自萊布尼茲之口。

按照萊布尼茲的觀點,人與其他動物的區別主要在於擁有意識和理性,同時他還推定人的心理存在潛意識這種精神狀態,同時認為潛意識是引發人類行為的主要原因。這與20世紀的精神分析專家佛洛伊德的理論有些不謀而合之處。

當然,以上這還僅僅只是萊布尼茲在哲學領域的成就,在自然科學方面,萊布尼茲同樣也是成就斐然。提起萊布尼茲的科學成就,我想大部份同學最先想到的肯定是微積分,畢竟這個東西可是理工科大學生們永遠揮之不去的噩夢。可是實際上,微積分僅僅只是萊布尼茲的眾多成就中的一個罷了。

暴擊科學界

出任外交官後,萊布尼茲曾在法國待過四年,這位時間管理大師在法國也沒閑著,在那裏他遇到了物理學家惠更斯,也就是那個鐘擺理論和光波動學說的創立者。與惠更斯討論問題之後,萊布尼茲頓時覺得自己的數學水平有些欠缺,於是就開始向著惠更斯大佬好好學習。而惠更斯也非常樂意於教他,於是,萊布尼茲跟著惠更斯學習了伽利略、托裏拆利、帕斯卡、費馬、巴羅等人的著作,這些書籍讓萊布尼茲不僅僅了解到了數學,還順道了解了近代物理。連惠更斯也不曾想到,萊布尼茲的學習速度可以如此之快,不到四年,他就已經達到了那個時代的數學前沿水平。

接著,萊布尼茲就開始了他在數學領域的開掛生涯,他的第一個重要發現是數學裏面的二進制,就是用1和0兩個數位來對應出所有的數位,建立了一個新的數位體系。現代的電腦都是使用二進制來進行數學運算,繼而構成了錯綜復雜的資訊時代。

帕斯卡發明了人類歷史上的第一台電腦,在那個時代就制造出這麽一個精巧的儀器,不可不謂之開掛。但是帕斯卡的小算盤卻有一個缺點——只能計算加減法,而萊布尼茲可是說是把帕斯卡的外掛程式復制了過來,還進行的一番最佳化。經過他的改進,小算盤不僅可以計算加減法,還能計算乘法、除法和開平方,這樣一來,電腦已經可以滿足大部份的計算需要了。英國皇家學會聽說了這個事之後,直接送了萊布尼茲一個外籍會員的頭銜,這一新型電腦,在當時被譽為了最偉大的發明之一。

現如今以電腦為工作的人,我想都該好好拜一拜萊布尼茲。因為無論是從他改進小算盤還是發明二進制的角度來說,他都能稱得上一句電腦領域祖師爺。除了電腦這一個成就之外,萊布尼茲還有許多重大發明,例如空氣壓縮機、可以在水下航行的船只、無液氣壓表、船只定位器等等。

在數學方面,萊布尼茲發現了拓撲學的基本原理,這對此後的非歐幾何學發展至關重要。而他的圓周率無窮級數運算式更是終結了一個時代:

(圓周率無窮級數運算式)

在這個公式提出之前,人類一直在用各種各樣的方法推算圓周率在小數點後的數位,各個國家之間也會互相競爭,看誰算的位數多。中國古代的數學家祖沖之,就將圓周率推算到了小數點後第七位,在世界上保持了八百年的記錄,隨後這項記錄被阿拉伯數學家卡西的17位打破,再然後德國數學家魯道夫又成功算到了35位。可當萊布尼茲的這個公式提出之後,這場競爭直接就被宣判完結了。為什麽呢?因為人類已經沒有必要在這個事情上卷了。只要一個人有足夠的時間,可以透過萊布尼茲的這個公式將圓周率小數點後面的數位隨意往後計算,能算到多少位完全取決於此人的計算速度,現如今,計算圓周率的位數變成了衡量電腦效能的指標。

而萊布尼茲最最逆天,最最劃時代的一個貢獻,當然要數理工科學生永遠的噩夢——微積分了。我想學過高等數學的同學會非常記恨這個東西,但同時也會明白微積分對於人類而言是何等的重要。因為這種運算方式的出現,人類可以了解以往不可能了解到的事情、探索到以往不可能探索到的東西。甚至可以毫不誇張的說:現代科學就是建立在微積分之上的。一個人只要做出了發現微積分這一個成就,就足夠擠進科學界大佬前十名。但非常可惜的是,微積分發現者這一殊榮必須要被萊布尼茲和牛頓兩個人分享了。

萊布尼茲是最早公布微積分的人,但是牛頓在萊布尼茲之前就已經使用微積分來解決各種物理學問題,這也使得二人一直就微積分發現權的問題爭論不斷。後來這件事甚至演變成了歐洲大陸與英國之間學術領域的矛盾。但不可否認,萊布尼茲在微積分當中使用的符號更加方便且容易理解,所以這套符號一直被沿用至今,如今高數課本上的積分號,也就是那個拉長的S(∫)以及無窮小增量「dx」就是萊布尼茲的當年使用的寫法。

除了微積分的符號之外,比號「∶」,相似符號「∽」,全等符號「≌」,並符號「∪」,交符號「∩」等等這些我們如今數學書上常見的符號,也是萊布尼茲當年設計的,除此之外,「函式」、「常量」、「變量」、「參變量」這些術語,也是萊布尼茲為了方便數學的敘述而首創的。

文化橋梁

怎麽樣,聽了萊布尼茲的上述成就,是不是已經像我一樣對他佩服的五體投地了呢?其實啊,除了他的各種學術貢獻之外,身為外交官的他在政壇上也有許多成績。在出去跑業務的過程當中,他還順手幹了許多改變歷史走向的大事。

1691年,當他得知法國使用了一種新的痢疾治療方法之後,便力主將這種治療方法引入到德國。同時他還主張使用預防性藥物,提議建立永久性的衛生委員會。除此之外,他還提出了建立經濟委員會以進行經濟調查,指出要依賴國際法和國際條約來維護國際和平,這是人類最早提出國際法的概念。

他還在柏林建設了科學院並且出任了首位院長,此後的拉格朗日、黎曼、普朗克、愛因史坦都將成為這個科學院的院士。同時他還敦促俄國沙皇彼得一世建立一所彼得堡科學院,他的這一想法在葉卡捷琳娜一世即位後得以實作,後來這所彼得堡科學院當中走出了大數學家歐拉。萊布尼茲思想之開明,在那個時代確實過於驚人,而且你知道,萊布尼茲一直都非常仰慕中國古代的文化嗎?

萊布尼茲最早對中國產生興趣是在1689年,那一年他在羅馬認識了中國數學所的所長格雷馬迪,經過二人的交流,萊布尼茲開始對中國的技術和哲學有了興趣。此後,萊布尼茲定期了解中國文化。他在歐洲出版了一本【來自中國的最新訊息】,專門為歐洲介紹中國,這本書在當時引起了非常大的反響。

有一次,萊布尼茲收到了一位身在中國的傳教士寄來的伏羲六十四卦次序圖,萊布尼茲看到這張圖後後非常驚訝,因為圖中這64卦的排序居然同自己創造的0至63的二進制一一對應,而且順序完全一致,這讓他這位文化與數學愛好者欣喜若狂。在萊布尼茲給傳教士的回信當中,他半開玩笑的講道:「幾千年來不被很好理解的奧秘被我理解了,我想我應該加入中國國籍!」加入國籍是假的,但喜歡中國的文化卻是真的。萊布尼茲認為,中西文化之間應當建立起一種交流認識的新型關系。他在隨後出版的【中國近事】一書的緒論當中這樣寫道:

「全人類最偉大的文化和最發達的文明仿佛今天正匯集在大陸的兩端,也就是匯集在歐洲以及位於地球另一端那個亞洲之東的國家——中國。在日常生活以及應對自然方面,我們之間是不分伯仲的,我們都具備透過交流來使對方受益的能力,在思考的縝密和理性的思辨方面,我們要略勝一籌,但在人類實際方面的倫理以及治國學說方面,我們相比於他們還差了許多。」能夠以這樣公正客觀的視角來看待不同國家文化之間關系的人,在當時並不多見。

萊布尼茲一生的研究範圍跨越了41個學術領域,並且在每個領域皆非淺嘗輒止。這樣的一位大學者應該在晚年享受到了人們眾星捧月一般的擁戴吧?然而,事情並非如此,萊布尼茲的晚年一直處在寂寥當中,萊布尼茲將自己畢生的時間全部交給了公務與科學,終生未娶、膝下更無子女。在學術領域內,他與牛頓微積分發現者頭銜的爭鬥一直持續到了他去世,這些無休止的爭論消耗掉了這位科學家的大量精力。晚年的萊布尼茲也未安度余生,而是被王宮貴族安排到了一個圖書館當中給自己編寫家譜。

1716年,偉大的科學家萊布尼茲在漢諾威因膽結石悄然離世,享年70歲,在他的葬禮當中,沒有送葬的隊伍、沒有人們的告別、甚至連一個墓地的演說都沒有,他的葬禮只有他的秘書以及幾個扛著鐵鍬的工人,他們草草地挖了一個土坑並將萊布尼茲的棺槨放了進去,除了這寥寥數人之外,沒有其他人在意這一位偉大人物已經離開了世界。

馬車漸行漸遠,盡管他走的是如此倉促,但一路上留下的痕跡卻將亙古常新。當後人在這條道路上註意到那些以往的痕跡時,便能知道前進的方向。