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科学家与基督教的情缘——哈弥尔顿42  

2012-01-09 21:48:05|  分类: 科学家与基督教的 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学家与基督教的情缘——哈弥尔顿42 - 圆圆 - 圆圆的博客

 

 哈弥尔顿:英国天才数学家。

    1846年10月16日的深夜,哈弥尔顿与妻子静静地走在布鲁厄姆桥(Brougham bridge)上,看着月光,顺着皇家河道(Royal Channel)的缓流,哈弥尔顿的思路,在爱情与数学问流转,忽然——他想通了,他想通了一个难解的问题!兴奋地找着纸笔,要记下这突发的灵感,纸笔找不到,只好随手取粒石子,在桥墩上写下:

    I\‘=j\’=k\‘=-1

    从此世界上的每一个学生,都知道复数(complex number)是什么,这座桥也成为数学史上的“复数之桥”。

    哈弥尔顿还有很多永垂不朽的发现:

    创立数学的向量分析(vector analysis),提出“四元代数”(quaternious)。

    他被数学界称为“抽象代数之父”,被物理界称为“动力学之父”。

    有趣的是他没有念过小学、中学,却以会考第一名成为古典文学与数学系的双科状元。

    在大学四年级时荣登系上数学首席教授,而且精通十二种语言,全世界迄今还没有一个天才能够打破他惊人的记录。

    在他前途大放光明,多少人称羡之际,他却选择一个乡村牧师的女儿——海伦结婚,特意走入平凡。

    哈弥尔顿(William Rowan Hamilton),史上百年难得一见的超级天才。童年时期他他就不仅会讲波斯话,还会翻译希腊语、意大利语、法语、阿拉伯语、孟加拉语、巴基斯坦语、马来语,另外,他能读拉丁文、希伯来文、古代巴勒底的巴比伦文、印度梵语、佛教原典所用的巴利语(Pali),与中文。他的才能与他的牧师叔叔詹姆斯·哈弥尔顿有关。

    哈弥尔顿1805年8月3日生于爱尔兰的都柏林(Dublin)。他的父亲是位杰出的律师,哈弥尔顿后来写到对父亲的回忆:“父亲有充沛的精力、一流的口才与文采,而且是敬虔的基督徒。”他的母亲莎拉(Sarah Hutton),出身当地着名的书香门第。

    哈弥尔顿是家中五个孩子最小的那一个,母亲生产后身体衰弱。三岁时父母就将他送到都柏林城外的小镇特林(Trim)他的牧师叔叔詹姆斯那里,展开一段特殊的童年。

    詹姆斯是爱尔兰皇家科学会的会员,自创一种可以学习各种语言的方法。他没有结过婚,专心研究语言学,是当时极稀有的,能讲古巴此伦语、印度梵语的人。

    他教孩子的方法,依现代教育法看来简直是虐待儿童。他每天一大早就叫哈弥尔顿起床,到屋外叽哩呱啦地背单字。他相信儿童的头脑有无限大的语言记忆空间,而学外国语言的最好方法是一早起来背诵。他把毕生所学倾囊授子一个三岁小孩。

    直到十八岁以前,哈弥尔顿都没上过小学、中学,完全靠自修。他平常喜欢游泳与观察田问的小动物,也喜欢文学,成为数学大师后,仍不断赋诗填词。他一直认为文学与数学是近似的学科——都是抽象思维的文字与符号。他写道:“诗与数学是近亲。”

    哈弥尔顿转进数学领域完全是出于偶然。1820年美国出了一位心算神童柯尔本(Zerah Colburn),来爱尔兰表演心算:哈弥尔顿同时登场,表演语文,回家后开始念数学。

    1822年他读完牛顿、拉格郎日(Lagrange)的数学着作,与拉普拉斯(Laplace)的光学。他公开指出拉普拉斯书上有一道证明题证错了,给爱尔兰皇家科学会长布林克礼(John Brinkley)先生写了一封信,指出该怎么证明才对。布林克礼看完信后惊叹:“我们这个时代最伟大的数学家已经出现了!”

    1823年哈弥尔顿以会考第一名,同时进入都柏林、三一学院(Trinity)古典文学系与数学系;后来三年内,囊括欧洲数学竞赛的首奖。他一直是第一名,从来没拿过第二名。

    1825年,他以数学主综合不同理论的物理学,将牛顿的“光是质子说”与惠更斯(Christian Hygens)的“光是波动说”用数学结合,发表”光系统理论”(Theory Of Systems Of Rays),继而推导出“光在双轴晶体的折射会呈现圆锥状”,更是举世震惊。

    在人类历史上,能先用数学推导物理现象存在,再让后人证明正确的,迄今只有四位。这四位在物理科学上享有最高的名望,依序是:牛顿、哈弥尔顿、麦克斯韦与爱因斯坦。前三位都是敬虔的基督徒,第四位相信有上帝。

    1827年三一大学数学系的首席教授布林克礼退休,很多数学家来申请这份执国家数学牛耳的职位。结果聘任委员会以全票通过,由仍在念大学四年级的哈弥尔顿继任这份工作。哈弥尔顿被誉为“爱尔兰的荣誉”,并获得全球难以数计的荣誉……但是他自己怎么想呢?

    哈弥尔顿能计算最困难的数学方程式,却无法计算女孩的感情方向,他两次失恋。给他很大打击。第一次失恋后他试图自杀。一天夜里,他收拾妥当,就跃入河里。因为是游泳高手,一时淹不死,他心想在水里游一阵当会力竭灭顶。在冰冷的河水里,他清晰想起幼时叔叔的教导,他后来写道:“失去情人时,用自杀来结束自己痛苦的想法,是一种可怕的试探,会使人丧失理智的判断。生命是上帝所赐的,一个人面临挫折就想自杀,等于犯了杀自己的罪,这个罪比爱情失败更可恶。”在面临自杀的危机时,他重新坚定自己幼年的信仰。

    第二次失恋他没去自杀,却开始酗酒。他是那么聪明,感情却放得太重。有一次他在大庭广众的场合,毫无节制地大吃一顿,然后喝酒喝到醉倒。帮助他再站起来的,是一位名叫柯尔雷基(Samuel Tayour Ceridge)的诗人,柯尔雷基年轻时坚信无神论,到处宣扬社会主义;晚年,他发现这些主义为人民画了一幅美丽的远景,却是虚构在虚幻的理想上。由于对社会主义的彻底失望,柯尔雷基转为一个相信耶稣基督的人。他原是诗人,于是以宣传社会义的热情,在文艺圈里传福音。

    柯尔雷基在诗人会集的“湖滨诗扯”(Lake Schoo1)认识意志消沉的哈弥尔顿。他把自己由激进的无神论,转变为基督徒的关键告诉哈弥尔顿:”解决社会问题的重点不在社会问题本身,而在自己更深地回归到耶稣的救恩与它的话语。”哈弥尔顿立刻想到,解决他失恋问题的方法,不是自我折磨、怨天尤人,而是回到上帝的面前。年老的柯尔雷基不久就与世长辞,哈弥尔顿永远感谢他。

    二十二年后,哈弥尔顿写道:“我的生命是一场严格的考验,当我遭遇最困难的时候,总有忠实的朋友帮助我……虽然我是从事最具革命性的研究,但是我心深处却常持守在救恩真理中。”

    1832年爱尔兰中部的蒂珀雷斯山区,住进一位陌生人。在这人迹罕至的山区,每平方公里的人口还不到十个人,有些小村庄几乎是与世隔绝,没有人认识这位素有“爱尔兰的荣耀”之称的新居民。

    哈弥尔顿在山谷里一间小教会聚会。离开繁华的都柏林后,他常在山谷小径上散步,或看圣经、祷告。山区仍有许多古代冰河的石砾遗迹、小湖、小花,在欣赏中,他心灵的力量又慢慢健壮起来了。

    在这里,他认识教会牧师的女儿海伦(Helen Maria Bayley),他写道:“海伦有一颗单纯的心与坚定的信仰。”海伦不像他以前的女朋友那么漂亮,也不曾让他神魂颠倒,只是让他感到深深的平安。不久,哈弥尔顿与海伦结为夫妇。

    当哈弥尔顿带着新婚的妻子回到城市,立刻遭受一片攻击之声,科学界、政治界无法接受“爱尔兰的荣耀”去娶一个”穷牧师的女儿”。所有攻击的矛头都指向海伦——她败坏了爱尔兰的希望,她不配跟科学界的第一天才在一起,她只会成为缠累,让她的丈夫一无是处。

    哈弥尔顿真的再也一无是处了吗?结婚一年后,他发表”四元代数”,开创了抽象代数:同一年他提出“动力的一般法则”(On a General Method in Dvnamics),他认为可用动量去决定一个物体移动的位置;不久,他又提出一个物理系统的总能量是动能(kineticenergy)与位能(potential energy)之和,后来的物理界就将动能与位能之和,称为哈弥尔顿能量(Hamilton energy,简称H);1843年提出复数论;1846年提出向量分析(vector analysis),这些都是不得了的贡献,几乎是每一个学生在高等数学都会读到的。

    哈弥尔顿和妻子后来育有两个孩子,他们后来都没有留在科学界,长大以后相继成为牧师,回到山区去牧养村民。

    哈弥尔顿死于1865年9月2日。他是数学天才,但是他写道:“四十年来,我每天几乎花十二至十四小时在数学上……每一篇数学报告,都是我生命中值得发表的。”

 

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