钞票上的著名科学家（上）

　　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。笛卡尔从几何途径（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。

　　解析几何并不是几何与代数的机械结合，而是它“变换-求解-反演”的方法。因此，它与对数和微积分并称“最重要的数学方法”。所以，解析几何既是一门新学科，又是一种新方法。

　　“数学中的转折点是笛卡尔的变量，有了它，运动进入了数学，”于是，恩格斯在《自然辩证法》一书中对笛卡尔大加赞赏，“因而辩证法进入了数学，因而微分和积分的运算也就立刻成为必要了，而它们也就立刻产生……”

　　对科学与哲学等领域有诸多贡献的笛卡尔，在《100人》中也“榜上有名”（排第64位）。

　　1942、1944年法国发行的100法郎正面，有表情平和自然的笛卡尔手拿圆规正襟危坐的图案。

　　4.“几何学中的海伦”帕斯卡（1623～1662）

　　“服从多数是最好的办法……但同时也是最不高明的意见。”法国哲学家帕斯卡的这一名言，折射出他主张独立思考的深刻哲理之光。帕斯卡还是一位散文大师，被世界和平理事会在1962年推举为世界文化名人。在物理学领域，他也有许多至今仍有价值的发现--可用于设计水压机的帕斯卡定律，就是其中典型的实例。

　　帕斯卡是一位12岁就独立得到“三角形内角和等于180°”的数学神童。他还在16岁就发现被称为帕斯卡定理的“神秘六线形定理”。

　　帕斯卡对数学的贡献，以对于古典概率论（因此和惠更斯、费马并称“古典概率论之父”）、射影几何和微积分等开创性的成果最为突出。他在1642年设计并制作的一台能自动进位的加减法计算装置--世界上第一台机械数字计算器，为其后的计算机设计提供了基本原理。

　　帕斯卡最著名的数学轶事，当数他用“秘方”治疗牙痛。1658年初，帕斯卡带着胃痛、失眠和牙痛，又开始研究摆线即旋轮线。由于此前他有过“心中想起某些几何问题时牙就立刻不痛了”的“经验”，所以就拼命地干了八个不眠之夜。最终对摆线作了比较完备的总结：用几何方法求出了有关面积和相应旋转体的体积。于是，摆线成了他治牙痛的“秘方”，“几何学中的海伦”的美誉也不胫而走。这里说的海伦，指古代的叙拉古国王海伦二世（活跃于公元62年前后）。他发现了著名的“海伦公式”--一个用三角形的三条边之边长直接求三角形面积的公式。

　　法国在1969、1985年等年份印制的500法郎纸币上，都有帕斯卡抚颊沉思的肖像。

　　5.“古典概率论之父”惠更斯（1629～1695）

　　惠更斯是广为人知的在物理学（例如在光学中首先提出光的“波动说”、创立“惠更斯原理”，力学中创立弹性体的碰撞规律）、天文学（例如改进天文望远镜，最早发现土星有土星环、最早发现土星的最大卫星--“土卫六”）和机械设计（例如在世界上首先设计研制成了两种机械时钟并取得专利：带有摆轮的发条时钟，单摆时钟）等领域做出重大贡献的荷兰科学家。由于惠更斯在1659年最早发现（发表于1673年）计算离心力的公式，所以他被誉为“离心力之父”。

　　惠更斯在数学上的主要贡献有：发现了双曲线、椭圆和圆的求积定理，把几何学引进力学领域，在古典概率论的奠基性工作中提出“数学期望”等概念。

　　1955年荷兰发行的25荷兰盾的纸币上，印有惠更斯的肖像和他的一些科学成果。

　　6.“万理天尊”牛顿（1643～1727）

　　牛顿是家喻户晓的英国科学家。虚构的“苹果树掉下的苹果”砸在牛顿脑袋上之后，他受到启发而发现万有引力定律的故事，更是被人们津津乐道。他也因此被誉为“苹果天尊”或“万有引力之父”。不过，在剑桥大学三一学院的北门口，的确有一株据说是从牛顿家乡移来的苹果树。牛顿凭借自己创立的力学三大定律和万有引力定律，就把此前的力学概括无余，从而登上了经典物理学之巅，成为“近代物理学之父”或“经典力学之父”，还因此当上了“万理天尊”。有感于此，英国诗人亚历山大·蒲柏为牛顿写下了墓志铭：“自然与自然的定律，都隐藏在黑暗之中；上帝说让牛顿来吧！于是，一切都变得光明。”我们今天之所以能看五彩缤纷的电视、手机等上面的图像，其肇始和基础就是牛顿把阳光解析为“红橙黄绿蓝靛紫”的七色光--一项在探索光的本质创立“微粒说”时得到的成果。

　　牛顿对天文学的贡献包括：用万有引力定律（和哥白尼的“日心说”一起）奠定了现代天文学的理论基础，发明了反射式天文望远镜。牛顿的数学成就同样让人振聋发聩。与莱布尼茨各自独立创建了微积分，发现了广义二项式定理……

　　牛顿于1687年出版的《自然哲学的数学原理》，是他运用数学方法研究物理学的划时代巨著。

　　在简述了牛顿的部分成就之后，就不难理解为什么《100人》把他排在第2位（仅次于伊斯兰教的创始人穆罕默德）的高位了。

　　英国1970年发行的D系列1英镑纸币背面，左半部分的主要图案，是各种各样的椭圆--万有引力支配下天体的运行轨道，右半部分则是牛顿的肖像。

　　7.“独眼巨人”欧拉（1707～1783）

　　瑞士数学家欧拉是比肩阿基米德、牛顿、高斯的“四大数学家”之一。

　　晚年的欧拉，有一只眼失明（后来两眼几乎全部失明），但依然以不可思议的速度写作并发现横跨数学、物理、天文、建筑、地质、航海、弹道学、音乐、医学、植物学、化学、神学、哲学、逻辑学和语言学等众多学科的新成果，所以被誉为“独眼巨人”。而法国天文学家、数学家拉普拉斯则称他为“所有人的老师”--这更能概括欧拉的美德与上述成果的赞誉。

　　然而，“所有人的老师”欧拉，一生却没有一句豪言壮语。他的墓碑只有朴实无华的一行字：“彼得堡科学院院士，莱昂纳德·欧拉”。

　　至今还没来得及出版完的欧拉论著，其篇幅是数学界有史以来的第一；浏览一下数学和物理教科书的索引，就会找到几十个“欧拉牌名词”：欧拉公式（eiπ+1=0等）、欧拉多角曲线（微分方程）……

　　用同一个数学家的名字命名三个重要常数，欧拉独一无二：欧拉数e=2.718…、欧拉常数CTotient=2.203…、欧拉常数γ=0.577…。

　　瑞士1997年发行的10瑞士法郎纸币上，印有欧拉的肖像与他的部分科学成果。

　　8.“克罗地亚的全才”博什科维奇（1711～1787）

　　数学家、天文学家、物理学家博什科维奇在全世界并不特别著名，但却是眼下人口仅有400多万、面积仅有5万多平方千米的克罗地亚（共和国）的“国宝”。为什么这么说呢？

　　1991年，克罗地亚从南斯拉夫（社会主义联邦共和国）独立出来，政府就决定发行自己的第一套货币--纸币克罗地亚第纳尔。从当年11月8日开始到1993年5月30日渐次发行的这套纸币，面额有12种：1、5、10、25、100、500、1000、2000、5000、10000、50000、100000克罗地亚第纳尔（本页仅列出其中7种的图片）。这12种的正面，都是博什科维奇的肖像和他的主要研究成果--几何计算图。整套钞票中正面都是“清一色”的某一个科学家的肖像，这在古今中外的全部货币中绝无仅有！由此可见，他的确是克罗地亚的“国宝”。

　　不过，克罗地亚第纳尔仅仅从1991年12月23日使用到1994年5月30日，就因为通货膨胀被迫退出流通领域。1993年冬，克罗地亚的新货币库纳（1库纳兑换1000克罗地亚第纳尔）面世，从1994年5月30日起正式流通。

　　然而，在世界数学史上，上述博什科维奇的几何计算图并不是特别重要和著名，这就引出了又一个问题：为什么他能成为“国宝”而荣登上述整套钞票的正面呢？要回答这个问题，就不得不在这里简介他的其他成果。

　　1755年，博什科维奇出版了著作《关于地球的形状》。他是布列尔天文台的主要筹建者之一，后来还担任该天文台的台长，阐明过天文望远镜等天文仪器的数学原理。他简化了6个球面三角基本问题的解法，并成功地从众多的球面三角公式中分离出4个基本公式。他还研究过组合分析与古典概率论。也是哲学家的他，还阐述过实数集合是连续统的思想，这在200多年后被表述为现代实数理论中的一条公设。由此可见，博什科维奇是因为“全才表现”，才荣登整套钞票正面的。

　　9.“工业之父”瓦特（1736～1819）

　　许多人认为蒸汽机是苏格兰发明家瓦特发明的，其实这种说法并不准确。公元前2世纪，古希腊科学家阿基米德就发明了以水蒸气为动力的大炮。公元前1世纪，埃及数学家、技师亚历山大·西隆也设计了用蒸汽作为动力的装置--汽转球（汽轮机的始祖）。意大利科学家达·芬奇也在15世纪初设计过蒸汽机。相传西班牙的一位船长德加赖在1545年就用蒸汽驱动过船舶，虽然他对此守口如瓶，但人们知道它有一个大热水锅炉。不少发明家还申请过蒸汽机的专利，例如三位英国人爱德华·萨默塞特（1663年）、托马斯·萨弗利（1698年）、托马斯·纽可门（1712年）……而纽可门与考利在1771年左右，就制成了可以在工业上使用（例如矿井抽水）的第一台常压活塞式蒸汽机--纽可门蒸汽机。

　　既然如此，那么人们为何把在1769年才获得蒸汽机专利的瓦特称为“蒸汽机之父”呢？《100人》又凭什么把他排在第25位的高位，还说“对蒸汽机的重要性无论怎样估计都不为过分”呢？

　　原来，瓦特之前的蒸汽机都有致命的缺点：功率小，效率低。而瓦特对蒸汽机做了三项重大的改进：增加了一个独立的冷凝器，让蒸汽缸与外界实现热绝缘，采用双动发动机。这三项重大的改进连同其他一系列的革新，让蒸汽机的效率至少提高了4倍，功率也变得“强大无比”。总而言之，瓦特之前的蒸汽机与瓦特的蒸汽机相比，是一个华而不实的装置与一台有巨大工业价值的“实用蒸汽机”之间的天壤之别。于是，“工业之父”和“第25位的高位”等赞誉也就不难理解了。

　　这种理解还有三个史实作为佐证。“商业头脑”不灵的瓦特与他的合作者、“非常能干的商人”马修·博尔顿，都因为制造大批蒸汽机成了大富翁。“第一次工业革命”在实用蒸汽机的“轰隆”声中爆发，大量替代以人力、畜力为主的动力，让“大英帝国”迅速崛起。用蒸汽机驱动的坚船在大洋上“长风破浪”，让“日不落国”的“米字旗”飘扬在世界的每一个角落……

　　于是，英国在2011年11月发行的50英镑纸币背面印有瓦特（右）与博尔顿（左）的肖像，就不足为奇了。

　　10.“光明使者”伏特（1745～1827）

　　远古以来，人类对诸如雷电的电现象就有所觉察，但直到18世纪末对电的认识还非常肤浅。这种肤浅主要表现在3方面。第一，虽然已经能分辨导体和绝缘体，阴电与阳电，但仅局限于“静电”，没有“动电”的知识。第二，虽然能定量地确定阴电与阳电之间相互吸引的作用力、同性电之间相互排斥的作用力与距离的平方成反比，以及静电相互感应这一作用，但对电的本质并不了解--例如，不知道“普通电”即摩擦产生的静电、雷电、“生物电”即“伽伐尼电”、“感应电”等是否本质相同。第三，当时只能用静电感应机或用摩擦生电，用莱顿瓶储电，而对如何产生持续稳定的电流还束手无策。至于如何利用电为人类服务这类研究，更是几乎谈不上。为了解决上述问题，并进一步探索“电世界”的奥秘，以及用电来造福人类，就必须研制出能产生持续稳定的电流的装置。于是，研制这种装置的任务，就迫切地摆在“各路高手”的面前。

　　那么，谁是“天降大任”的“斯人”呢？

　　1800年3月20日，意大利物理学家伏特写信给英国皇家学会会长约瑟夫爵士，宣布他在当年年初制成了可以提供不会衰降的电荷及无穷能力的一种“仪器”。它就是世界上最早的电池──著名的伏打电池（电堆）。伏打电池使人类第一次获得了持续电能，可用于照明，他也被称为“光明使者”。例如，英国化学家戴维在1821年把2000个伏打电池串联起来，产生10厘米长的电弧，用弧光照明。之后，种类繁多的电池如雨后春笋，不断为我们提供“无穷的电能”。

　　伏打电池在当年就有立竿见影的成果：英国科学家尼科尔森与卡里斯尔利用持续的电流来电解水，轻而易举地就得到了大量的气体（氢气和氧气）。而在几年之前，科学家皮尔生用莱顿瓶放电的方法来电解水，通过14600次放电，才得到可怜巴巴的5.5立方厘米气体。

　　伏打电池提供的持续电流，成为后来科学研究的重要对象。电流的化学效应与热效应也因此被相继发现，而奥斯特发现的“电生磁”、法拉第发明的“磁生电”，以及安培发现的安培定律、楞次发现的楞次定律、亨利发现的自感现象，都是由伏打电池引出的后续成果。

　　伏特的与伏打电池相关的另一贡献，是通过实验确立了“接触电势差系列”：按铝、锌、锡、铁、铜、银、金等的顺序排列，每两种金属组成伏打电池时，排在前面的金属带正电，后面的带负电。这就为制造这类电池提供了方便。

　　1801年，伏特在法国科学院表演了用伏打电池做的实验。当时在场的拿破仑立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金，并让伏特成为他的被保护人。因为这项发明，伏特在1803年当选为法国巴黎科学院的外籍院士，拿破仑还在1810年封他为伯爵。而在此前由于创立了伏打电池的理论--电的“接触说”，他还在1791年当选为英国皇家学会的国外会员，并在1794年荣获皇家学会的普利策奖。他还是其余许多国家的科学院院士，国际单位制中的电压、电动势的单位，也用他的名字命名。

　　意大利中央银行1984年发行的10000里拉纸币上，印有伏特的肖像。（未完待续）

　　陈梅

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