“社交隔離”為何卻成了牛頓等科學家們的“黃金時期”
揭秘歷史故事
2023-06-19 17:24:41
“社交隔離”為何卻成了牛頓等科學家們的“黃金時期”
疫情改變了大多數人的生活
。我們被要求留在家中
,自我隔離
,社交活動一切停擺,習慣于匆忙追趕時間表的人一下仿佛處于失重狀態(tài)
,漂浮在空中
,失去了標的。
牛頓
、莎士比亞
、達芬奇這三個人都經歷過大瘟疫
,而且都善用了瘟疫期間的“社交隔離”,潛心創(chuàng)作
,“出關”后都大放異彩,造福人類
。

1665年英國劍橋爆發(fā)鼠疫
,是倫敦地區(qū)延伸過來的瘟疫。劍橋大學三一學院也隨之關閉
。教職員
、學生
、居民都紛紛走避郊區(qū),實施“社交隔離”
。年輕的學士艾薩克.牛頓也是其中之一,那年他才22歲
。他回到了自己的家鄉(xiāng)伍爾索普莊園進行“閉關”。
在這個清凈
,隔離的環(huán)境中,牛頓不用上課,也沒有社交活動
,更沒有手機
、網絡
。但其實他腦子一點兒也沒有閑著,他有許多自己想要思考
、探索的議題。這段期間的深入鉆研的確碩果輝煌
。在數學上,他發(fā)展了現代微積分
、解析幾何學的雛型;設計實驗測量重力,醞釀萬有引力定律的概念
。他還在臥室里做光學實驗
。他在百葉窗片上穿一個小洞,讓白光射進來,然后他運用三棱鏡觀察可見光譜的七彩變化
。
日后他回憶這段時光
,說這是一個“神奇的年代”(拉丁文:Annus Mirobilis, 英文:Years of Wonders)——“那段日子是我發(fā)明的巔峰時期,我對數學與哲學的深度關注是空前絕后的
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!?/p>
始發(fā)于1665年的“倫敦大瘟疫”(The Great Plaque)蔓延在1665年到1666年之間
,英國有四分之一人口感染死亡
。這是英國本土繼十四世紀黑死病之后爆發(fā)最大規(guī)模的致命瘟疫。
牛頓在1667年回劍橋后
,發(fā)表了大量論文,半年后便成為院士;兩年后成為教授
。終其一生
,他繼續(xù)思考著物質、時間
、光學、色彩等等主題
。
低調的避難期 莎士比亞完成三大悲劇
威廉.莎士比亞一生經歷過很多次瘟疫,其實
,據說他本人一出生就是瘟疫的幸存者。席卷倫敦的瘟疫中,莎士比亞有許多親人感染過世
,包括他的兒子
。
為了避免疫情蔓延
,劇院通常是第一個勒令休業(yè)的。莎士比亞所屬的倫敦環(huán)球劇場(Globe Theatre)在1593年
、1603年
、1606年都關門休演過
。據文獻記載,有高達百分之六十的時間是無法演出的
。劇團只好四處出游
,在各鄉(xiāng)間表演
,團員都在心里祈禱
,但愿造訪的村落尚未被疫情波及,也有許多演員另起爐灶
,改行他去
。
這時的莎士比亞轉而潛心創(chuàng)作?div id="jfovm50" class="index-wrap">!独顮柾酢?King Lear)
、《馬克白》(Macbeth)與《安東尼與克麗奧佩脫拉》(Antony and Cleopatra)據推測都在這時完成。這低調的避難期,也正是他才華洋溢的創(chuàng)作期
。
當時的倫敦鼠疫肆虐
,整個城市的慘狀十分恐怖
。沒有下水道,垃圾就直接傾倒在泰唔士河中,空氣污濁沉穢
。感染到鼠疫的人三四天就會病發(fā)而死
,膿腫腥臭,蔓延甚廣
。
也許是這樣的愁慘氛圍,這三部都是有名的悲劇
。
達芬奇為遭瘟疫肆虐的米蘭 訂做都市計劃
1485年,意大利的米蘭
。當時名畫家/雕刻家/發(fā)明家列奧納多·達·芬奇在米蘭為大公盧多維科·斯福爾札做事。米蘭此時正為發(fā)生在1484年
、1485年之間的鼠疫所蹂躪
,總共造成五萬人死亡
,整整三分之一的米蘭人口
。
達·芬奇目睹了狹窄、骯臟
、擁擠的米蘭城被瘟疫肆虐的慘狀
,心中開始構思如何改善都市規(guī)劃的結構
,讓這個城市能夠康復,且日后能夠更健康
。他的構想包括統合地下水道與運河
、城市往高處垂直發(fā)展、開辟行人專用道等等
。
達·芬奇在十五世紀已經設想了大城市都會面臨的諸多問題,由他的手繪圖與手稿注解可以看到
,規(guī)劃中包括:交通
、地下水、新舊城區(qū)共存
,人口的發(fā)展等等
。而且他更強調美感
、潔凈、效率并重
。雖然他過于激進的主意沒有馬上被實現
,但當代的都市規(guī)劃多有所借鑒。十九世紀新巴黎的建設和達·芬奇的概念就有共通之妙
,這位多才多藝的文藝復興巨匠又再次證明
,他的卓見領先了世人好幾個世紀
。
數學家的故事急急急急!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
八歲的高斯發(fā)現了數學定理
德國著名大科學家高斯(1777~1855)出生在一個貧窮的家庭
。高斯在還不會講話就自己學計算,在三歲時有一天晚上他看著父親在算工錢時
,還糾正父親計算的錯誤
。
長大后他成為當代最杰出的天文學家、數學家
。他在物理的電磁學方面有一些貢獻,現在電磁學的一個單位就是用他的名字命名
。數學家們則稱呼他為“數學王子”
。
他八歲時進入鄉(xiāng)村小學讀書
。教數學的老師是一個從城里來的人,覺得在一個窮鄉(xiāng)僻壤教幾個小猢猻讀書
,真是大材小用。而他又有些偏見:窮人的孩子天生都是笨蛋
,教這些蠢笨的孩子念書不必認真
,如果有機會還應該處罰他們
,使自己在這枯燥的生活里添一些樂趣。
這一天正是數學教師情緒低落的一天
。同學們看到老師那抑郁的臉孔,心里畏縮起來
,知道老師又會在今天捉這些學生處罰了
。
“你們今天替我算從1加2加3一直到100的和
。誰算不出來就罰他不能回家吃午飯
。”老師講了這句話后就一言不發(fā)的拿起一本小說坐在椅子上看去了
。
教室里的小朋友們拿起石板開始計算:“1加2等于3
,3加3等于6
,6加4等于10……”一些小朋友加到一個數后就擦掉石板上的結果
,再加下去,數越來越大
,很不好算
。有些孩子的小臉孔漲紅了
,有些手心
、額上滲出了汗來
。
還不到半個小時,小高斯拿起了他的石板走上前去?div id="d48novz" class="flower left">
!袄蠋煟鸢甘遣皇沁@樣
?”
老師頭也不抬
,揮著那肥厚的手
,說:“去
,回去再算!錯了
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!彼氩豢赡苓@么快就會有答案了
。
可是高斯卻站著不動
,把石板伸向老師面前:“老師!我想這個答案是對的
?div id="jfovm50" class="index-wrap">!?br>
數學老師本來想怒吼起來,可是一看石板上整整齊齊寫了這樣的數:5050
,他驚奇起來
,因為他自己曾經算過
,得到的數也是5050,這個8歲的小鬼怎么這樣快就得到了這個數值呢
?
高斯解釋他發(fā)現的一個方法
,這個方法就是古時希臘人和中國人用來計算級數1+2+3+…+n的方法
。高斯的發(fā)現使老師覺得羞愧
,覺得自己以前目空一切和輕視窮人家的孩子的觀點是不對的
。他以后也認真教起書來
,并且還常從城里買些數學書自己進修并借給高斯看。在他的鼓勵下
,高斯以后便在數學上作了一些重要的研究了。
小歐拉智改羊圈
歐拉是數學史上著名的數學家,他在數論、幾何學
、天文數學
、微積分等好幾個數學的分支領域中都取得了出色的成就
。不過
,這個大數學家在孩提時代卻一點也不討老師的喜歡,他是一個被學校除了名的小學生
。
事情是因為星星而引起的
。 當時
,小歐拉在一個教會學校里讀書
。有一次,他向老師提問
,天上有多少顆星星。老師是個神學的信徒
,他不知道天上究竟有多少顆星
,圣經上也沒有回答過
。其實,天上的星星數不清
,是無限的
。我們的肉眼可見的星星也有幾千顆
。這個老師不懂裝懂,回答歐拉說:"天有有多少顆星星
,這無關緊要,只要知道天上的星星是上帝鑲嵌上去的就夠了
。"
歐拉感到很奇怪:"天那么大,那么高
,地上沒有扶梯,上帝是怎么把星星一顆一顆鑲嵌到一在幕上的呢
?上帝親自把它們一顆一顆地放在天幕,他為什么忘記了星星的數目呢
?上帝會不會太粗心了呢
?
他向老師提出了心中的疑問,老師又一次被問住了
,漲紅了臉
,不知如何回答才好。老師的心中頓時升起一股怒氣
,這不僅是因為一個才上學的孩子向老師問出了這樣的問題,使老師下不了臺
,更主要的是
,老師把上帝看得高于一切。小歐拉居然責怪上帝為什么沒有記住星星的數目
,言外之意是對萬能的上帝提出了懷疑
。在老師的心目中
,這可是個嚴重的問題
。
在歐拉的年代,對上帝是絕對不能懷疑的
,人們只能做思想的奴隸,絕對不允許自由思考
。小歐拉沒有與教會
、與上帝"保持一致"
,老師就讓他離開學?div id="m50uktp" class="box-center"> ;丶?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">。但是
,在小歐拉心中
,上帝神圣的光環(huán)消失了
。他想
,上帝是個窩囊廢
,他怎么連天上的星星也記不?div id="4qifd00" class="flower right">
。克窒?div id="4qifd00" class="flower right">
,上帝是個獨裁者,連提出問題都成了罪
。他又想,上帝也許是個別人編造出來的家伙
,根本就不存在
。
回家后無事
,他就幫助爸爸放羊
,成了一個牧童。他一面放羊
,一面讀書
。他讀的書中
,有不少數學書
。
爸爸的羊群漸漸增多了
,達到了100只。原來的羊圈有點小了
,爸爸決定建造一個新的羊圈
。他用尺量出了一塊長方形的土地
,長40米
,寬15米,他一算
,面積正好是600平方米
,平均每一頭羊占地6平方米
。正打算動工的時候
,他發(fā)現他的材料只夠圍100米的籬笆
,不夠用
。若要圍成長40米
,寬15米的羊圈
,其周長將是110米(15+15+40+40=110)父親感到很為難
,若要按原計劃建造,就要再添10米長的材料
;要是縮小面積,每頭羊的面積就會小于6平方米。
小歐拉卻向父親說
,不用縮小羊圈
,也不用擔心每頭羊的領地會小于原來的計劃
。他有辦法
。父親不相信小歐拉會有辦法,聽了沒有理他。小歐拉急了
,大聲說,只有稍稍移動一下羊圈的樁子就行了
。
父親聽了直搖頭
,心想:"世界上哪有這樣便宜的事情?"但是
,小歐拉卻堅持說
,他一定能兩全齊美。父親終于同意讓兒子試試看。
小歐拉見父親同意了,站起身來
,跑到準備動工的羊圈旁
。他以一個木樁為中心
,將原來的40米邊長截短
,縮短到25米
。父親著急了,說:"那怎么成呢
?那怎么成呢
?這個羊圈太小了
,太小了
。"小歐拉也不回答
,跑到另一條邊上
,將原來15米的邊長延長,又增加了10米
,變成了25米。經這樣一改
,原來計劃中的羊圈變成了一個25米邊長的正方形
。然后
,小歐拉很自信地對爸爸說:"現在
,籬笆也夠了
,面積也夠了
。"
父親照著小歐拉設計的羊圈扎上了籬笆
,100米長的籬笆真的夠了
,不多不少
,全部用光。面積也足夠了
,而且還稍稍大了一些。父親心里感到非常高興
。孩子比自己聰明
,真會動腦筋,將來一定大有出息
。
父親感到
,讓這么聰明的孩子放羊實在是及可惜了
。后來
,他想辦法讓小歐拉認識了一個大數學家伯努利
。通過這位數學家的推薦
,1720年,小歐拉成了巴塞爾大學的大學生
。這一年,小歐拉13歲,是這所大學最年輕的大學生
。
報效祖國宏愿------ 華羅庚的故事
同學們都知道,華羅庚是一位靠自學成才的世界一流的數學家
。他僅有初中文憑
,因一篇論文在《科學》雜志上發(fā)表,得到數學家熊慶來的賞識
,從此華羅庚北上清華園
,開始了他的數學生涯
。
1936年
,經熊慶來教授推薦
,華羅庚前往英國
,留學劍橋
。20世紀聲名顯赫的數學家哈代
,早就聽說華羅庚很有才氣
,他說:“你可以在兩年之內獲得博士學位
?div id="m50uktp" class="box-center"> !笨墒侨A羅庚卻說:“我不想獲得博士學位
,我只要求做一個訪問者
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!薄拔襾韯蚴乔髮W問的,不是為了學位
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!眱赡曛?div id="4qifd00" class="flower right">
,他集中精力研究堆壘素數論,并就華林問題
、他利問題、奇數哥德巴赫問題發(fā)表18篇論文
,得出了著名的“華氏定理”
,向全世界顯示了中國數學家出眾的智慧與能力
。
1946年,華羅庚應邀去美國講學
,并被伊利諾大學高薪聘為終身教授
,他的家屬也隨同到美國定居
,有洋房和汽車
,生活十分優(yōu)裕
。當時
,不少人認為華羅庚是不會回來了。
新中國的誕生
,牽動著熱愛祖國的華羅庚的心
。1950年
,他毅然放棄在美國的優(yōu)裕生活
,回到了祖國
,而且還給留美的中國學生寫了一封公開信
,動員大家回國參加社會主義建設
。他在信中坦露出了一顆愛中華的赤子之心:“朋友們!梁園雖好
,非久居之鄉(xiāng)。歸去來兮……為了國家民族
,我們應當回去……”雖然數學沒有國界,但數學家卻有自己的祖國
。
華羅庚從海外歸來
,受到黨和人民的熱烈歡迎
,他回到清華園,被委任為數學系主任
,不久又被任命為中國科學院數學研究所所長。從此
,開始了他數學研究真正的黃金時期
。他不但連續(xù)做出了令世界矚目的突出成績
,同時滿腔熱情地關心
、培養(yǎng)了一大批數學人才
。為摘取數學王冠上的明珠,為應用數學研究、試驗和推廣
,他傾注了大量心血
。
據不完全統計,數十年間
,華羅庚共發(fā)表了152篇重要的數學論文
,出版了9部數學著作
、11本數學科普著作
。他還被選為科學院的國外院士和第三世界科學家的院士
。
從初中畢業(yè)到人民數學家
,華羅庚走過了一條曲折而輝煌的人生道路,為祖國爭得了極大的榮譽
。
阿基米德(約公元前287~212年)
——希臘物理學家、數學家
。
阿基米德的父親是一位天文學家和數學家
,他從小受到良好的教育,特別喜愛數學
。有一次,國王請他去測定金匠剛剛為其做好的王冠是純金的還是摻有銀子的混合物
,并且告誡他不得毀壞王冠。起初
,阿基米德茫然不知所措
。直到有一天
,當自己泡大一滿盆洗澡水里時
,溢出水量的體積等于他身體浸入水中的那部分體積
。那么,如果把王冠浸入水中
,根據水面上升的情況算出王冠的體積與等重量金子的體積相等
,就說明王冠是純金的
;假如摻有銀子的話
,王冠的體積就會大一些。他興奮地從浴盆中躍出
,全身赤條條地奔向皇宮
,大喊著:"我找到了
!找到了
!"他為此而發(fā)明了 浮力原理。除此之外
,他還發(fā)現了著名的杠桿原理。伴隨著這一發(fā)明
,還產生了一句眾所周知的名言:"只要給我一個支點,我就能撬動地球
。"
在阿基米德的老年歲月里,他的祖國與羅馬發(fā)生戰(zhàn)爭
,當他住的城市遭劫掠時,阿基米德還專心地研究他在沙地上畫的幾何圖形
,兇殘的羅馬士兵刺倒了這位75歲的老人,偉大的科學家撲倒在鮮血染紅了的幾何圖形上……
阿基米德死后
,人們整理出版了《阿基米德遺著全集》,以永遠緬懷這位科學巨匠的偉大業(yè)績
。
牛頓(1642~1727)
牛頓英國物理學家
、數學家
。曾任英國皇家學會會長。
牛頓是舉世公認的
、有史以來最偉大的科學家之一
。他的幼年充滿了辛酸
,在他出生前3個月父親便去世了,之后母親改嫁
,他是由外祖母撫養(yǎng)成人的
。23畢業(yè)于著名的劍橋大學后留校工作
。后因逃避倫敦流行的鼠疫來到母親的農場里。在這里
,他被一個常人熟視無睹的現象吸引住了。有一次
,他看到一個熟透了的蘋果落在地上,便開始思索為什么蘋果會垂直落在地上
,而不是飛到天上去呢?一定是有一種力在拉它
,那么這種將蘋果往下拉的力會不會控制月球?他就是通過這個看起來十分簡單的現象
,發(fā)現了著名的萬有引力定律
。這個定律的巨大作用
,很快就顯示了出來
。它解釋了當時所知道的天體的一切運動。同時
,牛頓又完成了一項重要的光學實驗,從而證明了白光是由以赤
、橙、黃
、綠、青
、藍、紫的順序排列的合成光
。1687年
,牛頓出版了有史以來最偉大的科學著作《自然哲學的數學原理》
。在這里,他鉆研了伽利略的理論
,并歸納出著名的運動三大定律
。除此之外,他發(fā)現的二項式定理
,在數學界也有一席之地
。1704年
,出版《光學》一書
,總結了他對光學研究的成果
。
牛頓61歲那年被選為英國皇家學會會長
,此后年年連任直至逝世
。作為舉世公認的
、最卓越的科學巨匠
,他仍謙遜地說:“如果說我比別人看得遠些
,那是因為我站在了巨人的肩上
。”1727年3月20日
,84歲的牛頓逝世了。作為有功于國家的偉人
,他被葬在了英國國家公墓,受到世人的瞻仰
。
歐拉(1707~1783)
歐拉瑞士數學家
,英國皇家學會會員。
歐拉從小著迷數學
,是一位不折不扣的數學天才
。他13歲便成為著名的巴塞爾大學的學生
,16歲獲碩士學位
,23歲就晉升為教授。1727年
,他應邀去俄國圣彼得堡科學院工作。過度的勞累
,致使他雙目失明
。但是,這并沒有影響他的工作。歐拉具有驚人的記憶力
。氫說
,1771年圣彼德堡的一場大火,把他的大量藏書和手稿化為灰燼
。他就憑著驚人的記憶,口授發(fā)表了論文400多篇
、論著多部
。歐拉這們18世紀數學巨星
,在微積分、微分方程
、幾何
、數論
、變分學等領域都作出了巨大貢獻
,從而確定了他作為變分法的奠基人、復變函數先驅者的地位
。同時
,他還是一位出色的科普作家,他發(fā)表的科普讀物
,在長達90年內不斷重印。歐拉是古往今來最多產的數學家
,據說他留下的寶貴的文化遺產夠當時的圣彼得堡所有的印刷機同時忙上幾年。
歐拉作為歷史上對數學貢獻最大的四位數學家之一(另外三位是阿基米德
、牛頓
、高斯),被譽為"數學界的莎士比亞"
。
高斯(1777~1855)
高斯是德國數學家
、物理學家和天文學家,英國皇家學會會員
。
高斯是一個農民的兒子,幼年時
,他在數學方面就顯示出了非凡的才華。3歲能糾正父親計算中的錯誤;10歲便獨立發(fā)現了算術級數的求和公式
;11歲發(fā)現了二項式定理
。少年高斯的聰穎早慧
,得到了很有名望的布瑞克公爵的垂青與資助,使他得以不斷深造
。19歲的高斯在進大學不久,就發(fā)明了只用圓規(guī)和直尺作出正17邊形的方法,解決了兩千年來懸而未決的幾何難題。1801年
,他發(fā)表的<<算術研究>>
,闡述了數論和高等代數的某些問題
。他對超幾何級數
、復變函數、統計數學
、橢圓函數論都有重大貢獻。作為一個物理學家
,他與威廉.韋伯合作研究電磁學
,并發(fā)明了電極。為了進行實驗
,高斯還發(fā)明了雙線磁力計,這是他對電磁學問題研究的一個很有實際意義的成果
。高斯30歲時擔任了德國著名高等學府天文臺臺長,并一直在天文臺工作到逝世
。他平生還喜歡文學和語言學,懂得十幾門外語。他一生共發(fā)表323篇(種)著作
,提出了404項科學創(chuàng)見,完成了4項重要發(fā)明
。
高斯去世后,人們在他出生的城市豎起了他的雕像
。為了紀念他發(fā)現做出17邊形的方法
,雕像的底座修成17邊形。世人公認他是一位和牛頓
、阿基米德、歐拉齊名的數學家
。
祖沖之(429~500)
中國南北朝時代南朝數學家、天文學家
、物理學家。范陽遒(今河北淶水)人
祖沖之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一個管理朝廷建筑的長官
。祖沖之長在這樣的家庭里
,從小就讀了不少書
,人家都稱贊他是個博學的青年
。他特別愛好研究數學,也喜歡研究天文歷法
,經常觀測太陽和星球運行的情況
,并且做了詳細記錄
。
宋孝武帝聽到他的名氣,派他到一個專門研究學術的官署“華林學省”工作
。他對做官并沒有興趣,但是在那里
,可以更加專心研究數學
、天文了
。
我國歷代都有研究天文的官
,并且根據研究天文的結果來制定歷法。到了宋朝的時候,歷法已經有很大進步
,但是祖沖之認為還不夠精確。他根據他長期觀察的結果
,創(chuàng)制出一部新的歷法,叫做“大明歷”(“大明”是宋孝武帝的年號)
。這種歷法測定的每一回歸年(也就是兩年冬至點之間的時間)的天數
,跟現代科學測定的相差只有五十秒
;測定月亮環(huán)行一周的天數
,跟現代科學測定的相差不到一秒,可見它的精確程度了
。
公元462年
,祖沖之請求宋孝武帝頒布新歷,孝武帝召集大臣商議
。那時候
,有一個皇帝寵幸的大臣戴法興出來反對
,認為祖沖之擅自改變古歷,是離經叛道的行為
。祖沖之當場用他研究的數據回駁了戴法興
。戴法興依仗皇帝寵幸他
,蠻橫地說:“歷法是古人制定的
,后代的人不應該改動。”祖沖之一點也不害怕
。他嚴肅地說:“你如果有事實根據
,就只管拿出來辯論
。不要拿空話嚇唬人嘛
。”宋孝武帝想幫助戴法興
,找了一些懂得歷法的人跟祖沖之辯論
,也一個個被祖沖之駁倒了。但是宋孝武帝還是不肯頒布新歷。直到祖沖之死了十年之后
,他創(chuàng)制的大明歷才得到推行。
盡管當時社會十分動亂不安
,但是祖沖之還是孜孜不倦地研究科學
。他更大的成就是在數學方面。他曾經對古代數學著作《九章算術》作了注釋
,又編寫一本《綴術》
。他的最杰出貢獻是求得相當精確的圓周率
。經過長期的艱苦研究,他計算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間
,成為世界上最早把圓周率數值推算到七位數字以上的科學家。
祖沖之在科學發(fā)明上是個多面手