当前位置: 华文世界 > 科学

你绝对不敢相信,一个人竟然研究了41个领域,牛顿最大的对手

2024-03-28科学

在17世纪,有着这样一位神级人物,在数学上,他能和牛顿互撕;在哲学上,他能跟笛卡尔叫板。在那个世纪,可能再也找不出来第二个像他这样涉猎广泛、博学多才的人了。这个人的名字我想你一定听过,尤其是学过高数的同学们,这个名字可以称得上是试卷上永远挥之不去的噩梦,他就是德国的全能学者——莱布尼茨。

开挂童年

咱们先看看这位大佬的童年时光吧,莱布尼茨的爸爸是莱比锡大学的伦理学教授,母亲也出身于书香门第,托了爸妈的福,莱布尼茨从小就有着超强的学习天赋,按照通常的剧本来说,这样的天才肯定是在班级名列前茅,然后顺利考入名牌大学吧?莱布尼茨可没有按照正常套路出牌,他和帕斯卡一样,是靠着自学成才的。

他在学校里待了没几天就选择润了,因为他觉得与其在学校里接受那些条条框框式的教育,还不如在家自学得快。后来,年仅14岁的莱布尼茨凭借自己的本事考入了欧洲名校莱比锡大学,也就是说,在我们上初中的年龄,莱布尼茨自己考了个大学读。对于这场面,不得不感叹有些小说还是写的保守了。

诶,这还没完呢!

我想大多数人都会以为,莱布尼茨这样的大数学家,大学专业肯定是数学或者物理吧,其实不然,他的大学专业甚至不是一门理科。他走的是和拉瓦锡一样的路线——大学学法律,但依然不妨碍毕业后跑去理科开挂。

20岁那年,莱布尼茨递交了一篇名为【组合的艺术】的毕业论文,这篇论文主要是讲述了他的一些哲学思想。正是这篇论文,让莱布尼茨成为了近代逻辑学的先驱和创始人,这就有在20世纪靠着毕业论文拿了诺奖那味了。干出了这么一件事,其实就已经足够吹上一辈子了,但莱布尼茨还有更逆天的操作,没过多久他又靠着一篇【论教授法律的新方法】获得了纽伦堡阿尔特道夫大学的博士学位,还让这所学校给他抛来了橄榄枝,高薪聘请他来这给学生们讲课。能够得到这样的机会,那还不得火速跑去报到,生怕那边的校领导变了主意?莱布尼茨对于这个聘请的态度可谓是非常坚决果断——不去,再见。

马车上的卷王

毕业后的莱布尼茨希望能够谋求到一个更高的位置,一个大学教授怎么能满足自己的胃口?莱布尼茨在毕业后认识美因茨的选帝侯。什么叫选帝侯呢?17世纪的德国权利非常分散,国王是由几个「选帝侯」共同决定产生的,每个选帝侯都必然是当时有头有脸的大人物。而美因茨选帝侯是众多选帝侯当中最有牌面的一个,他除了能选拔国王,同时还兼任帝国的首相,地位基本和国王是平起平坐。

这位选帝侯给莱布尼茨安排了一个法律顾问的差事,让他负责法典的修订,后来还让莱布尼茨出任外交官,去邻国完成各种各样的外交任务。这听上去简直就是神仙生活啊!除了拿到了铁饭碗,还能整天周游列国。

可是,在17世纪周游列国可不一定是好事,那个时候可不同于现在坐几个小时的飞机就能出国,那时别说飞机没有,连火车都是科幻小说内容。要辗转于欧洲各国之间,那只能靠马车,可能出一趟外差,路上就要花费好几个周,这差事,换谁谁不emo?

显然莱布尼茨就不emo,这位时间管理大师将这段赶路的时间狠狠拿捏住了,继而成功操盘人生。

莱布尼茨在马车到底有多能学呢?从他生前的所有作品来看,莱布尼茨一生的研究领域多达41个,而其中大部分的作品都是在马车上完成的。可以说,你能想到的学科,他基本都懂。

咱就拿哲学领域来举例子吧,他在哲学上的著作有【形而上学谈话】、【单子论】、【人类理智新论】、【神正论】等等等等,看了这些书名我想你就能明白莱布尼茨研究的东西到底有多深奥了。

哲学家费尔巴哈曾这样评价他:「近代哲学领域继笛卡尔和斯宾诺莎之后,内容最丰富的哲学家的就是莱布尼茨」。从哲学史的角度上说,莱布尼茨是欧洲17世纪理性主义的代表人物,而且是德国的自然哲学开创者。其哲学思想还影响了之后例如康德、黑格尔这样的大哲学家。「这个世界上没有两篇完全相同的树叶」,这句哲学名言就是出自莱布尼茨之口。

按照莱布尼茨的观点,人与其他动物的区别主要在于拥有意识和理性,同时他还推定人的心理存在潜意识这种精神状态,同时认为潜意识是引发人类行为的主要原因。这与20世纪的精神分析专家弗洛伊德的理论有些不谋而合之处。

当然,以上这还仅仅只是莱布尼茨在哲学领域的成就,在自然科学方面,莱布尼茨同样也是成就斐然。提起莱布尼茨的科学成就,我想大部分同学最先想到的肯定是微积分,毕竟这个东西可是理工科大学生们永远挥之不去的噩梦。可是实际上,微积分仅仅只是莱布尼茨的众多成就中的一个罢了。

暴击科学界

出任外交官后,莱布尼茨曾在法国待过四年,这位时间管理大师在法国也没闲着,在那里他遇到了物理学家惠更斯,也就是那个钟摆理论和光波动学说的创立者。与惠更斯讨论问题之后,莱布尼茨顿时觉得自己的数学水平有些欠缺,于是就开始向着惠更斯大佬好好学习。而惠更斯也非常乐意于教他,于是,莱布尼茨跟着惠更斯学习了伽利略、托里拆利、帕斯卡、费马、巴罗等人的著作,这些书籍让莱布尼茨不仅仅了解到了数学,还顺道了解了近代物理。连惠更斯也不曾想到,莱布尼茨的学习速度可以如此之快,不到四年,他就已经达到了那个时代的数学前沿水平。

接着,莱布尼茨就开始了他在数学领域的开挂生涯,他的第一个重要发现是数学里面的二进制,就是用1和0两个数字来对应出所有的数字,建立了一个新的数字体系。现代的计算机都是使用二进制来进行数学运算,继而构成了错综复杂的信息时代。

帕斯卡发明了人类历史上的第一台计算机,在那个时代就制造出这么一个精巧的仪器,不可不谓之开挂。但是帕斯卡的计算器却有一个缺点——只能计算加减法,而莱布尼茨可是说是把帕斯卡的外挂程序复制了过来,还进行的一番优化。经过他的改进,计算器不仅可以计算加减法,还能计算乘法、除法和开平方,这样一来,计算机已经可以满足大部分的计算需要了。英国皇家学会听说了这个事之后,直接送了莱布尼茨一个外籍会员的头衔,这一新型计算机,在当时被誉为了最伟大的发明之一。

现如今以电脑为工作的人,我想都该好好拜一拜莱布尼茨。因为无论是从他改进计算器还是发明二进制的角度来说,他都能称得上一句计算机领域祖师爷。除了计算机这一个成就之外,莱布尼茨还有许多重大发明,例如空气压缩机、可以在水下航行的船只、无液气压表、船只定位器等等。

在数学方面,莱布尼茨发现了拓扑学的基本原理,这对此后的非欧几何学发展至关重要。而他的圆周率无穷级数表达式更是终结了一个时代:

(圆周率无穷级数表达式)

在这个公式提出之前,人类一直在用各种各样的方法推算圆周率在小数点后的数字,各个国家之间也会互相竞争,看谁算的位数多。我国古代的数学家祖冲之,就将圆周率推算到了小数点后第七位,在世界上保持了八百年的记录,随后这项记录被阿拉伯数学家卡西的17位打破,再然后德国数学家鲁道夫又成功算到了35位。可当莱布尼茨的这个公式提出之后,这场竞争直接就被宣判完结了。为什么呢?因为人类已经没有必要在这个事情上卷了。只要一个人有足够的时间,可以通过莱布尼茨的这个公式将圆周率小数点后面的数字随意往后计算,能算到多少位完全取决于此人的计算速度,现如今,计算圆周率的位数变成了衡量计算机性能的指标。

而莱布尼茨最最逆天,最最划时代的一个贡献,当然要数理工科学生永远的噩梦——微积分了。我想学过高等数学的同学会非常记恨这个东西,但同时也会明白微积分对于人类而言是何等的重要。因为这种运算方式的出现,人类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东西。甚至可以毫不夸张的说:现代科学就是建立在微积分之上的。一个人只要做出了发现微积分这一个成就,就足够挤进科学界大佬前十名。但非常可惜的是,微积分发现者这一殊荣必须要被莱布尼茨和牛顿两个人分享了。

莱布尼茨是最早公布微积分的人,但是牛顿在莱布尼茨之前就已经使用微积分来解决各种物理学问题,这也使得二人一直就微积分发现权的问题争论不断。后来这件事甚至演变成了欧洲大陆与英国之间学术领域的矛盾。但不可否认,莱布尼茨在微积分当中使用的符号更加方便且容易理解,所以这套符号一直被沿用至今,如今高数课本上的积分号,也就是那个拉长的S(∫)以及无穷小增量「dx」就是莱布尼茨的当年使用的写法。

除了微积分的符号之外,比号「∶」,相似符号「∽」,全等符号「≌」,并符号「∪」,交符号「∩」等等这些我们如今数学书上常见的符号,也是莱布尼茨当年设计的,除此之外,「函数」、「常量」、「变量」、「参变量」这些术语,也是莱布尼茨为了方便数学的叙述而首创的。

文化桥梁

怎么样,听了莱布尼茨的上述成就,是不是已经像我一样对他佩服的五体投地了呢?其实啊,除了他的各种学术贡献之外,身为外交官的他在政坛上也有许多成绩。在出去跑业务的过程当中,他还顺手干了许多改变历史走向的大事。

1691年,当他得知法国使用了一种新的痢疾治疗方法之后,便力主将这种治疗方法引入到德国。同时他还主张使用预防性药物,提议建立永久性的卫生委员会。除此之外,他还提出了建立经济委员会以进行经济调查,指出要依赖国际法和国际条约来维护国际和平,这是人类最早提出国际法的概念。

他还在柏林建设了科学院并且出任了首位院长,此后的拉格朗日、黎曼、普朗克、爱因斯坦都将成为这个科学院的院士。同时他还敦促俄国沙皇彼得一世建立一所彼得堡科学院,他的这一想法在叶卡捷琳娜一世即位后得以实现,后来这所彼得堡科学院当中走出了大数学家欧拉。莱布尼茨思想之开明,在那个时代确实过于惊人,而且你知道,莱布尼茨一直都非常仰慕我国古代的文化吗?

莱布尼茨最早对中国产生兴趣是在1689年,那一年他在罗马认识了中国数学所的所长格雷马迪,经过二人的交流,莱布尼茨开始对中国的技术和哲学有了兴趣。此后,莱布尼茨定期了解中国文化。他在欧洲出版了一本【来自中国的最新消息】,专门为欧洲介绍我国,这本书在当时引起了非常大的反响。

有一次,莱布尼茨收到了一位身在中国的传教士寄来的伏羲六十四卦次序图,莱布尼茨看到这张图后后非常惊讶,因为图中这64卦的排序居然同自己创造的0至63的二进制一一对应,而且顺序完全一致,这让他这位文化与数学爱好者欣喜若狂。在莱布尼茨给传教士的回信当中,他半开玩笑的讲道:「几千年来不被很好理解的奥秘被我理解了,我想我应该加入中国国籍!」加入国籍是假的,但喜欢中国的文化却是真的。莱布尼茨认为,中西文化之间应当建立起一种交流认识的新型关系。他在随后出版的【中国近事】一书的绪论当中这样写道:

「全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天正汇集在大陆的两端,也就是汇集在欧洲以及位于地球另一端那个亚洲之东的国家——中国。在日常生活以及应对自然方面,我们之间是不分伯仲的,我们都具备通过交流来使对方受益的能力,在思考的缜密和理性的思辨方面,我们要略胜一筹,但在人类实际方面的伦理以及治国学说方面,我们相比于他们还差了许多。」能够以这样公正客观的视角来看待不同国家文化之间关系的人,在当时并不多见。

莱布尼茨一生的研究范围跨越了41个学术领域,并且在每个领域皆非浅尝辄止。这样的一位大学者应该在晚年享受到了人们众星捧月一般的拥戴吧?然而,事情并非如此,莱布尼茨的晚年一直处在寂寥当中,莱布尼茨将自己毕生的时间全部交给了公务与科学,终生未娶、膝下更无子女。在学术领域内,他与牛顿微积分发现者头衔的争斗一直持续到了他去世,这些无休止的争论消耗掉了这位科学家的大量精力。晚年的莱布尼茨也未安度余生,而是被王宫贵族安排到了一个图书馆当中给自己编写家谱。

1716年,伟大的科学家莱布尼茨在汉诺威因胆结石悄然离世,享年70岁,在他的葬礼当中,没有送葬的队伍、没有人们的告别、甚至连一个墓地的演说都没有,他的葬礼只有他的秘书以及几个扛着铁锹的工人,他们草草地挖了一个土坑并将莱布尼茨的棺椁放了进去,除了这寥寥数人之外,没有其他人在意这一位伟大人物已经离开了世界。

马车渐行渐远,尽管他走的是如此仓促,但一路上留下的痕迹却将亘古常新。当后人在这条道路上注意到那些以往的痕迹时,便能知道前进的方向。