科学家的故事

一个比上帝更挑剔的人——泡利的故事奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利生于1900年,死于1958年。他是本世纪初不可多得的天才,在相对论和量子力学方面做出了杰出的贡献。因发现“不相容原理”获得1945诺贝尔物理学奖。这个原理是他在1924年发现的,对原子结构的建立和微观世界的认识产生了革命性的影响。

泡利在19岁(1919)写了一篇关于广义相对论的理论和实验结果的总结论文。当时距离爱因斯坦发表他的“广义相对论”(1916)只有三年时间。人们以为他这么年轻却有如此独到的见解,震惊了整个物理学界,一举成名。

关于泡利有很多故事。他以严谨博学著称,也以犀利挑剔著称。据说泡利在一次国际会议上遇见了爱因斯坦。爱因斯坦演讲结束后,泡利站起来说:“我不认为爱因斯坦是完全愚蠢的。”

有一次,后来发现反质子的意大利物理学家塞格雷做完报告,泡利离开会议室,泡利对他说:“我从来没听过像你这样糟糕的报告。”当时塞格雷一言不发。泡利想了一会儿,然后转向与他们同行的瑞士物理化学家布雷斯彻说:“如果你作报告,情况会更糟。当然,除了你上次在苏黎世的开场白。”

还有一次保利想去一个地方,但是不知道怎么去。一个同事告诉他。后来这个同事问他那天有没有找到那个地方。他反而讽刺道:“不谈物理的时候,思路要清晰。”

保利对他的学生也很粗鲁。有一次一个学生写了一篇论文,让泡利读。过了两天,这个学生征求泡利的意见。泡利把卷子还给他说:“连错都不够。”

但泡利被玻尔称为“物理学的良心”,因为他的敏锐和谨慎,使他具备了一眼就能发现错误的能力。在物理学中,有一种“泡利效应”——当泡利出现时,那里的人无论做理论推导还是实验操作都会出错。

而当泡利说“哦,这没什么不好的”时,通常意味着非常高的赞同。有个笑话说泡利死后去见上帝,上帝给他看了自己对世界的设计方案。泡利看完后耸耸肩说:“你本来可以做得更好的……”

苏的故事。

著名数学家苏应著名数学家陈邀请,于3月1931日携日本东北帝国大学理学博士回国,受聘于国立浙江大学。历任数学系副教授、教授、院长、教务长、教务长。直到1952年6月,由于全国各地高校院系调整,他有点舍不得当教授,上海复旦大学数学系系主任,后来历任教务长、副校长、校长。他曾多次担任中国人民政治协商会议委员,全国人民代表大会代表,第七、八届中国人民政治协商会议副主席,NLD中央副主席。

回顾苏的百年人生,也是崎岖泥泞,故事颇多。这里有几个安慰读者。

故事1

公元1902年9月23日,这是一个普通的日子,但对于从福建同安逃难到浙江平阳岱西村的苏祖善一家来说,却是一个难得的日子。天知道,天佑百姓。苏祖善家添了一个丁,夫妻俩笑得合不拢嘴,终于有了一个世代务农的“接班人”。但苏祖善夫妇没上过学,文盲的苦也吃够了。他们渴望成功,所以他们选择“黥布”作为他们儿子的名字。算命先生还说了些好听的话,以“黥布”之名,将来能“登高望远,祭祖”。

毕竟名字不是名利的阶梯。就在同龄人背着书包上学的时候,苏祖善给了儿子一条牛鞭。从此,苏头上戴的是父亲做的大竹帽,身上穿的是母亲缝制的粗布。他赤脚骑在牛背上,马鞭一挥,来到卧牛山脚下。苏家是大水牛,又肥又壮,从来不把矮小的牛郎娃当回事。有一次,水牛一生气,就又跑又跳,把苏扔进了一个刚割完的竹园里。受到上帝的保佑,他掉进了几根竹根中,幸免于难。

放牛回家时,苏走过村里私塾的大门,常常被书声吸引。有一次,老师在朗读:“苏,二十七岁,开始上火看书。”他听完之后,读了好几遍。从此,他记住了顺口溜,放牛的时候在山里唱。

苏祖善经常听儿子背诵三字经和百家姓,百思不得其解。有一次,我碰巧看到儿子在私塾门口“偷听”。父亲的心终于动了。夫妻俩一合计,就决定勒紧裤腰带,把苏送进私塾。

故事2

9岁那年,苏的父亲带着一车米作为学费,走了50公里山路,把苏送到平阳县,在那里成了一名高中分班生。从山区到县城,苏真是大开眼界,一切都是新奇的。第一次看到馒头里的肉末,他经常把饭票换成钱买“肉馒头”吃。一个月的饭票早用完了,只好饿肚子。当他看到老虎炉子烧水时,他觉得很有趣。他把从家里带来的鸡蛋扔进锅里,一锅开水变成了一锅蛋花汤。锅炉工气得一把抓住他就打。

苏整天玩啊玩。他经常在考试中名列前茅。期末考试结束时,他获得了班上的最后一名。不过,他的作文还不错。私塾里的“偷听”激发了他学习语文的兴趣,也为他的作文打下了一点基础。但是,语文老师越看越不信。他们一直认为苏的作文是抄袭的。因此,他被授予了很低的分数。就这样,他的固执被更加激起来了。老师越说他不好,他越不努力学习。连续三个学期,他都是最后一个。同学和老师都说他是个“傻子”。

有一次,地理老师陈玉凤把苏叫到办公室,给他讲了一个小故事:“牛顿12岁的时候,从农村小学转到城市读书,成绩不好,同学们都瞧不起他。有一次,一个同学粗暴地欺负他,踢他的肚子。他疼得打滚。那个同学身体和作业都比他好,牛顿平时也怕他。可就在这时,他忍无可忍,跳起来反击,把那个同学逼到一个角落,压在墙上。这位同学见牛顿怒不可遏,只好让步。牛顿从这次事件中吸取教训的理由只有这么多:只要下定决心,就能制服它。他勤奋努力,很快成绩就跃居全班第一,后来成为了一名伟大的科学家。”

苏很感激陈老师没有批评他,还给他讲故事。陈老师见他耷拉着脑袋,摸了摸他的头说:“我觉得你是个聪明的孩子。如果你肯努力,你一定能考第一。”他补充道,“你爸爸妈妈辛苦了,攒钱了。希望你能好好读这本书。像你现在这样,将来拿什么报答他们?”苏再也抑制不住自己心中的震惊。泪水像碎珍珠一样顺着他的胸膛流下来,他觉得自己第一次做错了。从此,他完全变成了一个懂事的孩子,不再玩耍,努力学习,期末考试取得了全班第一名。

故事3

温州浙江10中学的一堂数学课,带领苏走上了通往数学王国的道路。从日本留学回到温州的杨老师,带着忧国忧民的真情实感上数学课:“当今世界,弱肉强食。世界列强靠船造坚炮,瓜分中国的豆子,狼吞虎咽。中华民族亡国灭种的危险迫在眉睫。为了救亡图存,我们必须振兴科学。数学是科学的先驱。为了发展科学,我们必须学好数学。”杨老师的话触动了苏的心。从那以后,他的兴趣从文学转向了数学。有一次,苏用20种不同的方法证明了的一个几何定理。校长刚得知时,把苏叫到办公室,拍拍他的肩膀说:“好好学习,将来送你出国留学。”当他从苏中学毕业时,洪校长已调到北京教育部,但他仍然关心苏的学习,并寄了200元钱帮助苏出国留学。

1919、17岁的苏买了去日本的船票,剩下的170元很难维持他三个月的生活。他一天只能吃两顿饭,没钱请日语老师,只好向楼主学习。最后他用流利的日语回答了考官的提问,以第一名的成绩进入了名校——东京工业大学电气工程系。1924年以第一名的成绩考入日本东北帝国大学数学系,师从著名几何学家和田忠贤教授。1927,大学毕业后卖过报纸,送过牛奶,课余做过杂志校对和家教,用赚的钱交学费,所以免试升入本校研究生院。他凭着坚强的意志,刻苦钻研,发表了41篇关于仿射微分几何和射影微分几何的研究论文,开辟了微分几何研究的新领域,被数学界称为“一颗从东方升起的灿烂的数学之星”。1931年3月,他以优异的成绩获得理学博士学位,成为继陈之后第二位获此学位的外国人。从那以后,国内外的邀请像雪片一样飞来,苏一一拒绝了。因为两年前,陈拿到理学博士学位时,让苏去了条件很差的浙大。苏对说,“你先回去吧,毕业后我再回来。让我们用20年的时间,把浙大数学系打造成世界一流的系……”这可能是苏在全国高校院系调整之际,不愿离开浙大的原因。

苏上任后,除了研究生时期发现的四次(三次)代数锥被学术界称为苏锥外,后来在射影曲线论、射影曲面论、高维射影空间* * *轭网理论、一般空间微分几何、计算几何等领域都取得了辉煌的科研和教学成就。他还证明了闭的拉普拉斯序列和结构(T4)被世界学术界称为“苏(黥布)链”。因此,德国著名数学家布拉苏克称苏为“东方第一几何学家”,欧美日数学家称他和他的同事为“浙大学派”。的确,在1931到1952期间,苏培养了近100名学生,其中25人在全国10多所著名高校担任院长、副院长,5人当选中科院院士,甚至解放后培养的3名院士,* * *有8名院士。在复旦数学学院,有顾朝浩,有胡,有,有苏,这是一个难得的可喜现象。

故事4

七七事变后,浙江大学被迫西迁。在这场国难当头,苏接到一封紧急电报:他的岳父松本先生病危,要求苏夫妇最后一次前往仙台。苏把电报递给妻子,说...你走吧,我想留在自己的国家。”苏的妻子苏松本说:“我跟着你。”然而,因为他的妻子刚生完孩子,不能和他住在一起,苏把他的妻子送到平阳乡下避难。直到1940的暑假,竺可桢校长才批准了他的妻子和女儿到湄潭的特别通道费。

在湄潭的日子里,师生生活异常艰难,大学教授靠工资难以维持生计。苏买了一把锄头,每天下班回家或休息日,就开荒种菜。有一次,湄潭饭店的菜馆供应不上,他只好从苏的菜地里去了几筐菜花。又是一天晚上,朱主席来到他居住的破庙,看见苏挑水种菜,苏松本背着儿子在做饭。细心的朱校长见锅里全是萝卜和地瓜干,便问苏。苏解释说:“我家孩子多,我的工资不够买米。地瓜干蘸盐吃了好几个月了。”竺可桢惊叹不已。于是,他特许苏的两个中学儿子破例在中学吃住在家里(因为苏家拿不出被褥)。

生活中的困难每况愈下。苏的一个小儿子因营养不良出生不久就夭折了。苏黥布把他葬在湄潭山,并在小石碑上刻上“苏樱之墓”几个字。但生活中的困难吓不倒有意志有毅力的人,浙大的教学科研仍在有条不紊的进行。苏也带着困难走上了主席台。当他转身在黑板上画几何图形时,学生们会谈论苏老师衣服上的“三角形、梯形……”补丁和他屁股上的“螺旋曲线”!晚上,苏把桐油灯放在破庙的香案上写教材,终于用自己的毅力完成了《射影曲线概论》这本书。1994年夏天,笔者有幸在青岩看到苏迁徙时居住的小庙,一种崇敬之情油然而生,刻骨铭心。

故事5

1972 65438+2月7日,苏学生、著名数学家张素成为了《数学杂志》的复刊,拜访了世界各地的数学家。他本应该在上海拜访苏先生。没想到,在苏老师赠送的《射影几何导论》(英文版)一书中,他在扉页上写了一句诗:

三十年前在贵州,

我担心奇点,

现在我已经大到可以去申江日了。

很高兴看到老朋友争上游。

这既打破了一般人题词的俗套,又道出了师生情的全貌,可见苏老的诗艺高超,文笔深厚。

许多人知道苏是数学大师,但他们不知道他同时也是文学大师、作家和诗人。他从小喜爱古诗词,13岁学会写诗。小时候经常骑在牛背上读《千家诗》。几十年来,他与诗为伴,与诗书同行。每次出差,他总是在包里放一两本诗集,比如《杜甫诗选》。苏不仅读诗,而且对写诗也有兴趣。他写作几十年,写了近千首诗。在他96岁高龄时,苏的《业余诗钞》由出版社出版。* * *收近体诗444首,60字,苏老手抄本,影印,其中1931 ~ 1949早期作品191,40字。从中可以领略到苏老六十年来的学术生涯和诗词书法技艺所折射出的光芒,充满了时代的气息,给人很多启示。

回顾浙大迁至湄潭的那段时间,他和数学大师钱宝玉创办了湄潭印社。在极其困难的情况下,他自费出版了第一部《湄潭印社诗集》,收录了约65,438+000首各派诗歌。在国难当头的日子里,诗人常常饮茶吟诗,或论道,或评论时局,他们的忧国思乡之情往往在笔下流露。

1944年,苏写了一首题为《游亭》的诗:

单衣攀径,拄杖过灯。

护路树,临江奇奇阁。

客人老是因为远游,家乡山青水绿。

无泪北望,中原血雨腥风。

这是苏步对物的亲情表达,是对家乡沦陷、祖国山河破碎的怀念,是对人民奋起抗战的歌颂。爱国主义和关心世界的感情从他的内心涌出。

苏的诗歌技巧高超,令人叹为观止。他的诗意境高远,风格清新,充满典故和哲理。

读苏的很多诗,不仅让人感觉到苏老经常反复灌输“金字塔”基础对后学的重要性,更让人感觉到文理相通。几十年来,他熟练地用他自称的“奇零零碎碎”(时间的奇零零碎碎)来学习和研究。这些流芳百世的好诗,不就是苏充分利用时间零碎的证据吗?

数学天才——莱布尼茨

戈特朋友威廉·莱布尼茨(1646-1716)是17和18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,是世界上不可多得的科学天才。他博览群书,涉猎百科全书,为丰富人类科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。

一.生平事迹

莱布尼茨出生于德国东部莱比锡的一个书香世家。他的父亲是莱比锡大学的道德哲学教授,母亲出生在一个教授家庭。莱布尼茨的父亲在他只有6岁的时候就去世了,给他留下了丰富的藏书。莱布尼茨由此广泛接触了古希腊罗马文化,阅读了许多著名学者的著作,从而获得了坚实的文化基础和明确的学术目标。15岁进入莱比锡大学学习法律。一入学,他就在大学二年级学习了标准的人文课程。他还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略等人的著作,并对他们的作品进行了深入的思考和评价。听了欧几里得的《几何原本》这门课,莱布尼茨对数学产生了兴趣。17岁时,在耶拿大学短期学习数学,获得哲学硕士学位。

20岁时,莱布尼茨转学到奥尔特多夫大学。今年,他发表了他的第一篇数学论文《论组合的艺术》。这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是将理论的真值论证归结为一个计算的结果。这篇论文虽然还不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学的才华。莱布尼茨在奥尔特多夫大学获得博士学位后加入外交界。从1671开始,他利用外交活动与外界发展了广泛的联系,尤其是通信成为他获取外界信息和与人交流思想的主要途径。在巴黎访问期间,莱布尼茨深受帕斯卡事迹的启发,决心学习高等数学,并研究了笛卡尔、费马、帕斯卡等人的著作。1673年,莱布尼茨被推荐为皇家学会会员。这时,他的兴趣明显转向了数学和自然科学,开始研究无穷小算法,独立建立了微积分的基本概念和算法,与牛顿一起奠定了微积分的基础。1676年去汉诺威公爵家做法律顾问和图书管理员。1700年当选巴黎科学院院士,为柏林科学院的建立做出了贡献,并担任首任院长。

1716 165438+10月14日,莱布尼茨在汉诺威逝世,享年70岁。

二、原始微积分

17世纪下半叶,欧洲科技发展迅速。由于生产力的提高和社会各方面的迫切需要,经过各国科学家的努力和历史的积累,以函数和极限概念为基础的微积分理论应运而生。微积分的思想可以追溯到希腊的阿基米德等人提出的计算面积和体积的方法。牛顿在1665年创立了微积分,莱布尼茨也在1673~1676年期间发表了微积分方面的著作。以前微分和积分是分别作为两种数学运算和两种数学问题来研究的。卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人获得了求面积(积分)和切线斜率(导数)的一系列重要结果,但这些结果是孤立的、不连贯的。只有莱布尼茨和牛顿真正沟通了积分和微分,清楚地发现了它们之间的内在直接联系:微分和积分是两个互逆运算。而这正是微积分建立的关键。只有建立了这个基本关系,才能在此基础上建立系统的微积分。并从各种函数的微分、求积公式中总结出* * *的算法程序,使微积分方法通用化,发展为用符号表示的微积分算法。因此,微积分“大部分是由牛顿和莱布尼茨完成的,而不是他们发明的”(恩格斯:《自然辩证法》)。

但是,关于微积分创立的先后顺序,数学界一直有激烈的争论。其实牛顿对微积分的研究早于莱布尼茨,只是莱布尼茨的成果发表早于牛顿。莱布尼茨于1684+00年6月发表在《教师杂志》上的论文《求极大极小的一种奇妙的计算类型》,被认为是数学史上最早发表的微积分文献。牛顿还在1687年出版的《自然哲学的数学原理》第一、二版中写道:“十年前,在我与最杰出的几何学家G和W·莱布尼茨的通信中,我表明我已经知道了确定最大值和最小值的方法、切线法之类的方法,但我在信件往来中隐瞒了这一方法...最杰出的科学家回信了。他还描述了他的方法,这种方法和我的几乎没有什么不同,除了他的措辞和符号。”(但在第三版及以后的版本中,这段话被删除了。所以后来公认牛顿和莱布尼茨是独立创造了微积分。牛顿从物理学出发,用集合的方法研究微积分。他的应用更多地结合了运动学,造诣比莱布尼茨更高。而莱布尼茨则是从几何问题出发,用解析的方法引入微积分的概念,得出算法,比牛顿的算法更严谨,更系统。莱布尼茨意识到,好的数学符号可以节省思维劳动,使用符号的技巧是数学成功的关键之一。所以他发明了一套适用的符号系统,比如引入dx表示X的微分,∫表示积分,dnx表示N阶微分等等。这些符号进一步促进了微积分的发展。1713年,莱布尼茨发表了《微积分的历史和起源》一文,总结了自己建立微积分的思想,阐述了自己成果的独立性。

第三,高等数学的许多成就

莱布尼茨在数学上取得了巨大的成就,他的研究和成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要的数学理论为后来的数学理论奠定了基础。

莱布尼茨曾经讨论过负数和复数的性质,得出结论:复数的对数不存在,* * *共轭复数之和是实数。在后来的研究中,莱布尼茨证明了他的结论是正确的。他还研究了线性方程组,从理论上探讨了消元法,并首次引入了行列式的概念,提出了一些行列式的理论。此外,莱布尼茨还创立了符号逻辑的基本概念,发明了能进行加减乘除和平方根运算的计算机和二进制系统,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。

第四,物理学的丰硕成果

莱布尼茨在物理学上的成就也是非凡的。他发表了《物理学新假说》,提出了具体的运动原理和抽象的运动原理,认为运动的物体,无论多小,都会随着处于完全静止状态的物体的一部分运动。他还认真讨论了笛卡尔提出的动量守恒原理,提出了能量守恒原理的雏形,并在《教师杂志》上发表了《笛卡尔等人对自然法则明显错误的简要证明》,提出了运动的量的问题,证明了动量不能作为运动的计量单位,引入了动能的概念,第一次被认为是一个普遍的物理原理。他还充分证明了永动机是不可能的观点。他还反对牛顿的绝对时空观,认为“没有物质就没有空,空间本身也不是绝对的现实。”空间和物质的区别就像时间和运动的区别一样,但这些东西虽然不同,却是不可分的”。在光学方面,莱布尼茨也取得了一些成就。他用微积分中的极值法推导出折射定律,并试图用极值法解释光学的基本定律。可以说,莱布尼茨对物理学的研究一直朝着为物理学建立一个类似欧几里得几何的公理体系的目标前进。

动词 (verb的缩写)中西文化交流的倡导者

莱布尼茨非常重视中国的科学、文化和哲学思想,是第一个研究中国文化和中国哲学的德国人。他从来华的耶稣会传教士格里马尔迪那里了解了很多关于中国的情况,包括养蚕、纺织、造纸、印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等,并编辑出版了这些资料。他认为应该在中国和西方之间建立一种新的关系。莱布尼茨在《中国近况》一书的导言中写道:“全人类最伟大的文化和最发达的文明,似乎都聚集在我们今天这块大陆的两端,即地球另一端的欧洲和东欧——中国。”“与欧洲相比,中国这个文明古国,面积相当,人口却超过了。”“我们在日常生活和应对自然的技能上不分上下。我们都有通过相互交流使彼此受益的技能。显然,我们在缜密思考和理性思考上应该略胜一筹,但“在时间哲学上,也就是在生命和人类现实的伦理以及治国理论上,我们确实相形见绌。”在这里,莱布尼茨不仅展示了不带“欧洲中心主义”色彩的虚心好学的精神,而且描绘了中西文化双向交流的宏伟蓝图,有力地推动了这种交流的深入发展。东西方人民应该相互学习,取长补短,共同进步。

莱布尼茨一生致力于促进中西文化交流,产生了广泛而深远的影响。他虚心好学,平等对待中国文化,不含“欧洲中心主义”偏见的精神尤其难能可贵,值得后人永远敬仰和效仿。

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