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钞票上的著名科学家(上)
http://www.100md.com 2017年10月15日 百科知识2017年第20期
     古今中外的科学家多如繁星,其中著名的也数以万计。然而,与钞票上出现肖像的其他名人相比,科学家出现在钞票上的数量并不太多,以下是在各国钞票上出现的,按出生时间先后排列的20位著名科学家。

    1.“‘地心’杀手”哥白尼(1473~1543)

    波兰“业余天文学家”哥白尼的大名之所以被我们熟知,是因为他创立了更正人们的宇宙观的“日心说”——虽然有“古代哥白尼”之称的古希腊天文学家阿里斯塔克斯,在早于他1700多年的公元前3世纪就提出过类似的猜想。这一更正,在哲学史与思想史上也有重大意义。1543年,他的《天体运行论》和比利时解剖学家维萨留斯的《人体构造》相继出版——人类对宇宙和对自身的认识揭开了“科学革命”的序幕。这一年与后来的1666年(牛顿发现万有引力定律等)、1905年(爱因斯坦发表狭义相对论等),被称为科学史上的三个“奇迹年”。

    如果仅仅把哥白尼的“日心说”看作一项天文学成就的话,那就会完全忽略它的真正意义。《天体运行论》对伽利略和开普勒的工作是一个不可或缺的序幕,而他俩的发现才使牛顿有能力确立力学的三大定律与万有引力定律。于是,美国天体物理学家、应用物理学家、科学作家迈克尔·哈特在《历史上最有影响的100人》(以下简称《100人》)一书中,把哥白尼排在第24位的高位,并说:“《天体运行论》是当代天文学的起点——当然也是现代科学的起点。”

    如果认为哥白尼的贡献仅仅在天文学领域,那就大错而特错了。《天体运行论》里除了天文知识,还有球面三角与几何学的基本原理等数学知识,其中的计算表推算合理,结果准确。例如,在此书的第三卷中,就用数学描述地球的运动,还用数学方法创建了恒星表。当时只有少数通晓数学和擅长历算的天文学家才能看懂这些用拉丁文写的“前沿内容”。

    在波兰1982年发行的1000兹罗提纸币上,印有哥白尼的肖像和“日心说”的图案。

    2.“测日魔王”伽利略(1564~1642)

    伽利略是位“对创立科学方法论比任何人做出的贡献都大”的意大利物理学家、数学家、天文学家、哲学家,被誉为“近代科学方法之父”和“理性自然科学的奠基人之一”。他的这些成果和他发现的惯性定律,为其后牛顿的成功架了桥、铺了路。例如,惯性定律就被牛顿并入他的力学三大定律体系之中而称为第一定律。伽利略以对物理学、天文学做出众所周知的巨大贡献闻名于世。物理学中“用数学公式概括出一系列实验成果”的思维方法及其理论,已成为现代科学的主要特征;他也因此被称为“近代物理学之父”与“实验物理学之父”。

    《100人》认为,伽利略对创立科学研究的经验方法所做的贡献也许比其他任何人都大。他坚持做实验的必要性,摒弃通过信赖科学权威(例如亚里士多德)来解决科学问题的观念,拒绝信赖在没有可靠的实验基础上进行复杂推理。他不是像中世纪的学者们滔滔不绝地讨论应该发生什么事情及其发生的原因这类空谈,而是坚持通过实验来确定实际上发生了什么而让自己的科学观不带有神秘色彩。在这方面,伽利略甚至比他的晚辈——例如牛顿,还要先进一些。

    于是,《100人》就把伽利略排在第13位的高位。

    “给我空间、时间和对数,我可以创造一个宇宙!”这是伽利略留给后人的豪言壮语。

    作为用天文望远镜观测天体并取得大量成果的第一位科学家,伽利略发现了太阳黑子和太阳的自转,从而有“测日魔王”的绰号。

    伽利略在数学上的其他贡献主要有:对面积的研究成果影响了微积分方法的形成,对无穷集合的研究导致了无穷大被分为不同的数量级,发现了作圆内的两个同心圆三等分圆面积的“伽利略定理”,发现斜抛物体的运动轨迹是抛物线。

    意大利1973年发行的2000里拉纸币上,印有伽利略的肖像及其部分重大成果。

    3.“解析几何之父”笛卡尔(1596~1650)

    “我思故我在”这一为人所熟知的名言,出自法国哲学家笛卡尔。他的哲学思想影响了几代欧洲人。德国哲学家黑格尔称他为“西方近代哲学之父”。笛卡尔被誉为“理性主义的先驱”。他的墓碑上刻着:“笛卡尔,欧洲文艺复兴以来,第一个为人类争取并保证理性权利的人。”

    笛卡尔对数学的最大贡献是提出了解析几何学的主要方法,并指明了它的发展方向。1637年,他在荷兰莱顿出版了《科学中正确运用理性和追求真理的方法论》的哲学巨著,其中的三个附录之一《几何学》(他出版的唯一数学著作)就阐述了上述成果。笛卡爾从几何途径(由几何轨迹求代数方程)创立的解析几何与(笛卡尔)直角坐标系(所以解析几何又叫坐标几何),与另一位法国数学家费马从代数途径(由代数方程求几何轨迹)创立的解析几何与直角坐标系珠联璧合。所以,他俩被并称为“解析几何之父”与“直角坐标系之父”。

    从古希腊起,西方一直认为几何至高无上,是数学研究的基础,而代数则依赖于几何;代数中的数就是数,几何中的形就是形,两者“井水不犯河水”。解析几何的诞生,不但改变了代数从属于几何的地位,从而居于数学各分支的最前列,成为比几何更基本的数学分支,而且让数学的这两个分支“喜结连理”,完成了“数形结合”“数形统一”的优雅转身。几何基本上是研究不变量,代数基本上是研究结构。因此,解析几何的诞生,在数学思想上是一次飞跃和解放,是“数学中的转折点”。其必然结果之一,就是微积分的诞生。

    笛卡尔与费马从不同途径创立解析几何的史实,给我们以“条条大路通罗马”的启示。 (陈梅)
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