相煎何太急:数学世家的内斗史

瑞士的伯努利(Bernoulli)家族是近代科学史上一个响当当的名字。从17世纪末开始,他们三代人中产生了8位数学家,出类拔萃的至少有3位;而在他们一代又一代的众多子孙中,至少有120位后裔被人们系统地追溯过,他们在数学、科学乃至文学、艺术等方面都享有名望。然而,伯努力家族中最优秀的那三位数学家,却浪费了不少时间去进行家族内部的斗争。

这三位数学家的名字分别是雅各布(Jacob)、约翰(Johan)和丹尼尔(Daniel),其中,雅各布是约翰的哥哥,而约翰是丹尼尔的父亲。(亲们搞明白人物关系了没有?以内斗罪魁祸首约翰为基点,雅各布是约翰的哥哥,丹尼尔是约翰的儿子;以小一辈的丹尼尔为基点,约翰是丹尼尔的父亲,雅各布是丹尼尔的大伯...... 如果还没被小编顺利带晕,请接着往下看!)

要了解这三大数学明星之间的恩怨,得先从雅各布和约翰的父亲老尼古拉斯(Niklaus Bernoulli)说起:老尼古拉斯出生在一个富有的香料商人家庭,是一个很传统、很爱规划孩子们未来的老古董。他有三个儿子,雅克布,约翰,以及与他基本同名(拼写略有不同)的小尼古拉斯(Nicolaus Bernoulli)。这兄弟三人一出生就不愁吃不愁喝,他们每天活着主要思考的问题不是晚饭吃什么,而是数学与科学、智慧与真理。

家族内斗的第一个受害人:雅各布·伯努利(网络图)

大哥雅各布在17岁的时候获得了自然科学的硕士,由于父亲老尼古拉斯希望他成为一名牧师,于是他在22岁的时候又获得了神学的硕士学位。然而,什么也阻挡不了雅各布对数学的热爱,他顽强地自学了数学与天文学,并一发不可收拾,最终在32岁成为了巴塞尔大学的数学教授直至逝世。雅各布从1691年开始研究“对数螺线[是个啥东东?加备注、加图示(动图最好)](Logarithmic spiral)”,直到1705年因肺结核而逝世。这是一种无止尽的螺线,它从外侧开始向着中心靠近,越绕就越接近中心,但却永远无法到达终点。从深海的鹦鹉螺,到宇宙中的星系,对数螺线无处不在。

对数螺线、螺旋星系以及鹦鹉螺(网络图)

雅各布研究“对数螺线”到了痴迷的地步:他惊叹于这种曲线的神奇,竟在遗嘱里要求后人将对数螺线刻在自己的墓碑上,并附以颂词“纵然变化,依然故我(Eadem mutata resurgo)”,用以象征死后永生不朽。

雅各布的墓碑,下方是对数螺线及颂词(网络图)

而老二约翰的成长道路几乎和哥哥一模一样,他18岁在巴塞尔大学获得自然科学硕士,27岁成为医学博士,尽管父亲反对,他还是不断从哥哥那里学习数学。雅各布很快察觉到弟弟的天赋,甚至开始谋划将他引荐进入数学界。

看起来,两兄弟的感情应该很好,但实际上,就在约翰学成毕业后,他逐渐显示出了自己性格恶劣的一面:他不断地夸耀自己的研究成果,同时嫉妒起了大哥雅各布在大学里崇高的位置、并有意无意地贬低他。雅各布对此非常生气,于是他公开对弟弟做出了尖锐的批评,声称约翰的一切研究其实不过是对他的鹦鹉学舌。约翰当然立即反唇相讥。这样一来一去,两兄弟的关系变得越发紧张。在私底下,或在大庭广众下,两兄弟时常互相较力。1691年,约翰成功地解答了雅各布著名的悬链线问题, 1696年,雅各布又成功地解决了约翰的最速降线问题,这使兄弟俩之间的紧张关系更犹如火上浇油。他们出席公众场合时,互相总不搭理。最终,直到1705年雅各布去世,他们的关系也没有缓和过来。


家族内斗的最大责任人:约翰·伯努利(网络图)

雅各布去世的时候,约翰的次子丹尼尔才五岁。约翰可能从来没有料想到,这个年幼的儿子将来的成就会比他和雅各布的还高。丹尼尔从小就展现出了成为一位科学家的优秀素质:他聪明、勤奋、逻辑能力非常突出,13岁就考入了大学。但作为老尼古拉斯的儿子,约翰继承了老爸逼迫儿子的传统,他非得让丹尼尔学习经商,之后又任性地反悔要求他改学医。而丹尼尔也继承了约翰不服从父亲的倔强,他答应了父亲的要求,但是提出了一个条件:约翰必须同意私底下教他数学。之后,丹尼尔就遵循着整个家族都要先入错行的传统,在医学博士毕业后成为了一位数学家。丹尼尔到底有多么优秀呢?他的研究为流体力学和气体动力学的发展奠定了基础;仅仅在1725年到1749年间,他就获得了十次法国科学院年度大奖。

家族内斗的第三个受害人:约翰的儿子——丹尼尔·伯努利(网络图)

丹尼尔那么优秀,但他老爸约翰却很不高兴。雅各布去世后,约翰又把嫉妒转移到自己的亲生儿子丹尼尔身上。当他们同时参加法国科学院的年度比赛(丹尼尔获奖十次的那个)时,约翰因为忍受不了和小辈一起参赛的“耻辱”,甚至将丹尼尔赶出家门。1738年,他还抄袭丹尼尔的著作《流体力学(Hydrodynamica)》,厚颜无耻地将它当做自己的研究发表。丹尼尔一直努力想改善和父亲的关系,但约翰完全不为所动,两人的恶劣关系一直到这位顽固的父亲去世才终止。

1638年丹尼尔的著作《流体力学》(网络图)

约翰·伯努利的固执不仅影响了他所在的家庭,导致了兄弟、父子反目的闹剧,他的蛮不讲理和一意孤行还影响了世界的进程。当时的欧洲正上演着另一场举世瞩目的好戏:牛顿及莱布尼茨两派人马因为到底谁才是微积分的发明人而掐了个你死我活。作为莱布尼茨学生的约翰当然毫不犹豫地站在恩师这一边,然而,他并没能够像个绅士一样就事论事,而是将对牛顿的敌意无限放大,不仅攻击他在数学上的成就,甚至还强烈地攻击他的万有引力定律,最终推迟了欧洲对牛顿理论的广泛接受。不过,尽管有着这样那样的家庭和性格问题,但约翰的学术造诣还是不容置疑的,他还解决了一些牛顿都没能攻克的重力问题。有人这样评价这个让人又爱又恨的数学世家:“也许伯努利家族的血统里流淌着灼人的火焰,但它们也的确承载着对数学的热情。(The Bernoulli blood may be filled with fire, but they did have a passion for mathematics.)”