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才堪大用的厚道人

牛顿是做学问的人,管理造币厂本就纡尊降贵,如今还要与金银走私犯、假币制造者作斗争。不久,牛顿学会了收买线人、安插卧底、刑讯逼供等警察们干的各种脏活累活,后来竟然习惯了在造币厂自己的办公室里审讯犯人。


 

 

牛顿与莱布尼茨的微积分发明优先权之争



一般对牛顿略有所知的人肯定会知道,牛顿涉入的最重要的争端之一,就是他和莱布尼茨到底谁先发明了微积分,谁又抄了谁。牛顿的拥趸和莱布尼茨的拥趸互相之间打口水仗的时候,都指控对方抄袭,德国人说牛顿抄莱布尼茨,英国人说莱布尼茨抄牛顿。


莱布尼茨


本来,科学史上类似的优先权之争,很多都是很无聊的,所以我平常都绕着走。这次是因为,我周围的一些朋友,他们看见我写了一些关于牛顿的文章之后,说这个事你也得写写。这到底是怎么回事?我就耐着性子去看了看。所以下面是我对这个事情的简单分析和判断。


我认为我们只要先解决优先权问题,解决优先权问题之后,当然那个有优先权的人不可能抄那个没有优先权的,而那个没优先权的人才有可能抄有优先权的人,所以我们先看谁有优先权。毫无疑问牛顿有优先权。


现有的材料显示,牛顿很早就写好了《分析学》,1669年他27岁那年就写好了,但没有发表。而且这还不是他关于微积分最早的文章,他最早的文章1665年就写好了。那一年也就是通常我们所说的“奇迹年”,牛顿为了躲瘟疫跑到乡间去。那时候他已经写了一篇展示微积分的文章,那文章也没有发表。但是现在那篇文章还在,有实物。


而莱布尼茨1673年之后才开始学习和研究微积分。莱布尼茨小牛顿四岁,是一个非常聪明的德国人,他在牛顿之后不久也当选了英国皇家学会会员。但是1673年有一件事情非常重要。


当时莱布尼茨经常在德国和英国之间来往,这一年他在波义耳家中见到了当时英国的一个数学家,叫做佩尔(J. Pell)。佩尔今天在数学史上没什么名气,但在当时他是非常有名、地位很高的数学家。莱布尼茨当时向佩尔卖弄,说他自己最近有一些数学发现,然后他就向佩尔秀了一些。结果佩尔对他说,这些东西我们英国数学家早就弄出来了,说在谁谁谁的书里就有这东西。当时莱布尼茨觉得挺失落,会面一结束他就到外面去买佩尔对他说的那个书,他不服,他要看一看,是不是这些人的书里确实已经讲了他的发现。他买来看了以后,证明佩尔没说错,他发现的东西,人家那个书里都已经写了。这个事情让莱布尼茨意识到他自己在数学上还是一个菜鸟,于是他就发奋研究起数学来。他既然在1673年还是菜鸟,才发奋研究数学,便是在牛顿已经写出微积分著作之后才开始的。


下面一件事情,对莱布尼茨非常有利,就是1675年,他设计出了我们今天通用的积分符号。学理工科的同学都知道的,一个S拉长了,把积分的上下限写在上下端。这个符号是莱布尼茨发明的,而牛顿的系统里是没有这个积分符号的。后来既然大家统一使用莱布尼茨的积分符号,这个对莱布尼茨有利,至少那些不了解事情细节的人,会觉得对莱布尼茨有利——你看我们用的这些符号都是莱布尼茨的。


但是下面这个事情对莱布尼茨非常不利,就是1676年莱布尼茨看到了牛顿的《分析学》抄本。牛顿1669年写成《分析学》后,他把这个东西给一个叫柯林斯(J. Collins)的人看,并且在信件里向柯林斯解释这个数学工具的用途。柯林斯当时看了《分析学》大为佩服,他就偷偷录了一个副本,这个副本牛顿是不知道的。但是到了1676年,莱布尼茨和柯林斯已经有了往来,这一年他在伦敦有一个星期就住在柯林斯家里,柯林斯就告诉他说,我当年把牛顿的这个东西抄了一个副本,并把这个副本给莱布尼茨看了,莱布尼茨看了以后还做了笔记。今天莱布尼茨的这个笔记也是有证可查的。


又过了8年,到了1684年,莱布尼茨发表了第一篇微积分论文。这被认为是正式发表在学术刊物上的第一篇微积分论文,是被莱布尼茨用来争夺优先权的。我们前面说了,1669年牛顿写成了《分析学》,但没有出版,但是你们想,牛顿虽然没有出版,但是有实物可以证明,有柯林斯可以证明。而1669年之后到1676年,过了7年,莱布尼茨看到了这个没有出版的《分析学》的抄本,他自己还做了笔记。在这之后又过了8年,莱布尼茨才发表了他的第一篇微积分论文。那这么看起来至少莱布尼茨有抄袭的条件。


至于莱布尼茨到底抄没抄,有没有抄的动机?这个我们今天是没法判断的,但是他至少有抄的条件。牛顿15年前早就已经写好了《分析学》,牛顿当然不可能抄他了。


顺便还可以说一说莱布尼茨这论文发表在什么刊物上。今天大家很讲究刊物,理工科要发在SCI刊物上,文科要发在CSSCI刊物上。莱布尼茨这篇文章发在什么刊物上呢?发在一个他自己办的杂志上。他跟一个朋友两人办了一份杂志,取名《教师学报》(Acta Eruditorum),这个刊物被认为是德国第一份现代的学术刊物,这当然没问题,问题是这是莱布尼茨自己的刊物。今天发表学术论文通常总得有个审稿吧?那个刊物就是你自己办的,那你想发什么就发什么。所以这件事要用今天的标准说也有问题,但是在那个时代可以认为没问题。


基本上是在1700年之后,这个事情就变得不好了。牛顿和莱布尼茨双方阵营开始互相指责对方抄袭。在这之前,其实牛顿和莱布尼茨并没有交恶,在他们现在留下的信件中,之前他们还在互相吹捧。那个时候文人通信和现在不一样,现在你们信也不写了,连email也不写了,只在微信上说两句就算。那个时候写信可是要弄好了鹅毛笔,铺开纸写的。他们那个时代写信的时候都很虚伪,他们认为这种虚伪是一种教养,在那些虚伪的信里,通常人们都要互相吹捧,互相说一些空洞的恭维话。


牛顿甚至在他的1687年《原理》的第一版和稍后几年的第二版里,还对莱布尼茨说了好话。在涉及微积分的那部分,他说有一个年轻的数学家,还提了莱布尼茨的名字,说曾经告诉我,他也发现了这一点,只是用的方法不同。也就是说牛顿还是愿意在自己的书里提到他,至少是愿意分享的。那时候莱布尼茨在书信中对别的人也说过,他是愿意和牛顿先生分享发明微积分的荣誉的。


后来牛顿阵营的人指控莱布尼茨抄袭,莱布尼茨也亲自上阵,不止一次用笔名写文章反指牛顿抄袭。经过此次抄袭事件,牛顿和莱布尼茨的友谊破裂。两人都是皇家学会的会员,莱布尼茨想求公道,要求皇家学会成立仲裁委员会,来仲裁是谁先发明了微积分。这时牛顿已经当选为皇家学会的会长,很多人认为这会不公平,然而莱布尼茨知道牛顿是会长,他仍相信仲裁委员会能够做出公正的裁决。结果,仲裁委员会提交的报告中宣称:“我们认为牛顿先生是微积分的第一发明人。”因此,那些说莱布尼茨没有发明权的言论并没有伤害他的名誉。莱布尼茨对这个结果很不满意,再次撰写匿名文章指控牛顿抄袭。


微积分的发明人到底是谁?牛顿和莱布尼茨的拥趸争论不休,这一问题直到今天也没有结论。我的判断是,牛顿是有微积分发明优先权的,因此他不可能去抄袭莱布尼茨。莱布尼茨在1676年看到了牛顿《分析学》的抄本,他是有条件抄袭牛顿的。至于是否抄袭,我们如今无法判断。只能说现有的证据对莱布尼茨是不利的。莱布尼茨1716年去世,比牛顿先去世11年,他先出局了,这也使得莱布尼茨居于下风。



 

牛顿与胡克之间的战争



胡克比牛顿年长七岁,他当年在波义耳的实验室当助手,是皇家学会的原始会员。胡克与牛顿性格迥异,胡克自负才艺,嚣张高调,经常让自己的情妇作陪,在咖啡馆里高谈阔论,引得周围人人瞩目。牛顿性格内向,受到一点打击就很幽怨,不近女色,喜欢在自己的书斋里静心钻研。当牛顿当选为学会会员时,胡克已经当了10年的学会实验主任,他一开始并未将年轻的牛顿当回事。


牛顿1673年当选皇家学会会员,他的科学首秀,很想报告他的光学实验。他提交报告后,胡克只匆匆看了看(后来他自己说看了3小时),就大加贬抑,认为牛顿报告的事实是别人已经观测过千百遍的,牛顿用来支撑实验的理论也是不能成立的。牛顿在学会首秀本来就有点诚惶诚恐,还被胡克浇了冷水,使得牛顿很伤心自责。后来牛顿又听说大权威惠更斯(Christian Huygens)也支持胡克的观点,更加气愤,甚至写信给皇家学会,表示自己“已经受够了”,想要退出学会,独善其身。


牛顿性格内向,经常独自生闷气,但消气之后,牛顿仍然很认真地写了答辩报告提交给皇家学会,以此来反驳胡克。皇家学会很重视牛顿的报告,开会决议后,要求胡克当众演示一遍牛顿的实验,来验证实验的正确性。胡克作为实验主任,当然也有这份义务。胡克拖了4年的时间,终于拖不下去了,他当众做的实验证明了牛顿的正确,皇家学会将会议纪要写入了《皇家学会哲学通报》(Philosophical Transactions of the Royal Society),这一回合牛顿成功捍卫了自己。



胡克


胡克也是一个聪明人,他的成名作《显微制图》(Micrographia1665)中也涉及了光学理论。牛顿私下读了此书后很是佩服,如果不是胡克摆老资格失去了牛顿的尊重,他们很有可能成为亲密的朋友。


此外还有一种观点,认为胡克对万有引力理论也做出了贡献。我的看法是:胡克有可能做出过某种间接贡献,但他的行为方式却太不厚道。


在牛顿1687年出版《原理》之前的十几年间,胡克也对行星轨道的运行发生兴趣。他给牛顿写信要重修旧好,并向牛顿讨教相关理论。牛顿是一个绅士,礼貌回复了胡克,勉强谈了一点行星运行轨道的内容。然而,这部分内容里有错误,而且被胡克发现了。我们难以得知牛顿是无心之失还是故意保护自己的研究成果,但胡克从回信中发现了错误后,竟然将信拿去皇家学会宣读,趾高气扬地指出牛顿的错误,显示自己的高明。胡克的做法是很不地道的,但牛顿忍了下来,回信给胡克坦承自己的错误。可惜的是这次回信中又有错误,而且又被胡克捕捉到,胡克再次拿牛顿的回信去皇家学会宣读,并再次卖弄自己的高明。


最后牛顿的《原理》出版,里面关于万有引力的理论毫无瑕疵,并且有完备的数学论证。也许胡克对牛顿通信中错误的指出,间接对万有引力理论做出了贡献,但他一次次擅自公布牛顿的私人信件,打击牛顿,抬高自己,这种行为很不厚道。


最终还是牛顿赢得人心,1703年当选为皇家学会会长。胡克同年去世,学会随后撤销了胡克的实验室和图书室。是年皇家学会搬迁新会址,仅有的一幅胡克画像在搬迁途中丢失了,这似乎是胡克败亡出局的表征。


牛顿有名言“我是站在巨人的肩膀上”,有人说这句话是牛顿用来讽刺胡克的,因为胡克身形矮小,驼背,其貌不扬。其实这种猜想难以成立。这句话出自牛顿写给胡克的信件中,人们可以从上下文看出,牛顿是真心诚意的。他的意思是说,他取得的成就是建立在前人一系列成就基础上的,胡克也在他说的前人之列。牛顿还是相当厚道的。




作为皇家造币厂督办和经济警察的牛顿



牛顿在1696年被财政大臣任命为皇家造币厂督办,他当时已被认为是“英国最聪明的人”,所以临危受命。


那时英国爆发了经济危机,这个老牌资本主义国家那时还使用真金白银制造货币,还没有产生纸币的概念。当时英国规定的黄金与白银的比价比法国高,逐利的商人因此熔化英国的银币,运到法国去购买黄金,再运回到英国兑换更多的银币。这种套利行为使英国白银严重外流。与此同时还产生了“剪币”行业——在银币上剪边,让剪下的银屑积少成多,等同于破坏银币的成色。当时假币制造十分猖獗,英国上下充满了种种经济乱象,国家面临巨大危机。


解决的方法是铸造新币,并使铸币的贵金属和币面币值脱钩,另外在银币的边缘上制作花纹防止剪币现象。这一切都要求赶快铸造大批新币。当时牛顿任督办,但他很快使自己成为握有实权的实际上的厂长。原来的厂长尸位素餐,有时还搞点腐败,每年拿着450磅年薪不干实事,但牛顿整顿改革的时候他采取不作为的态度,使牛顿放手去做,倒也免除了后顾之忧。牛顿竟然每天早上四点之前就去车间监工,不辞辛苦,将造币厂的效率提高了五到十倍。他还详细观察了工人的工作步骤,让他们合理操作节约时间,这已经是后世“泰罗制”的先声了。


牛顿没有想到的是,英国古典的法律规定:凡是担任造币厂督办的人,必须兼任经济警察的职务。牛顿是做学问的人,管理造币厂本就纡尊降贵,如今还要与金银走私犯、假币制造者作斗争,实在有点放不下身段。因此他一再给财政部写报告要求解除这一职务,却遭到拒绝。


于是牛顿开始了异常艰辛的工作。他自掏腰包六百多英镑组建起一支经济警察的队伍,等到队伍开始工作时,他才将组建用的花费清单上交(要求报销)。不久,牛顿学会了收买线人、安插卧底、刑讯逼供等警察们干的各种脏活累活,后来竟然习惯了在造币厂自己的办公室里审讯犯人。这和之前皇家学会会员的形象相差实在太远。


牛顿和一个叫查洛纳(Chaloner)的假币制造者斗争了数年。此人是伦敦走私和造假币的风云人物,头脑灵活,技术精湛,交易谨慎,很难抓住他的把柄,好几次都无法给他定罪。查洛纳还曾在外面放话:愚蠢的警察拿他没办法,而他会“玩死他们”。


牛顿起先逮捕了查洛纳,也无法给他定罪,只能释放他,听任他继续逍遥法外。但牛顿在查洛纳等着用钱而再次制售假币时又一次抓住他,这次牛顿组织大量证人起诉查洛纳,以量取胜。在法院审判时,证人们一个接一个陈述查洛纳的种种罪状,让陪审团感觉查洛纳的滔天罪行罄竹难书,最后将他判处绞刑。查洛纳在狱中终于服软,反复向牛顿告饶求情,却没有得到任何回应。


行刑那天,查洛纳被送上绞架,在他“尚有呼吸时”又被大刀劈成四块。这样心狠手辣的牛顿,是我们难以想象的。不过牛顿本人没有出席那天血腥的行刑仪式。


大量新币铸成,查洛纳被处极刑,其他走私和造假币者人人自危,收敛起来,经济情况很快好转。1705年牛顿被授予爵士,其中他在皇家造币厂任督办和经济警察,为王国缓解经济危机实属大功一件。又过了两年,牛顿升任造币厂厂长。


现在我们回顾牛顿的这一番作为,可以看出牛顿在处理世俗事务方面的能力也是很惊人的,确属才堪大用,这和我们原先习惯的牛顿的科学家形象距离甚远。

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