·拉普拉斯

字数:2922

他出生(1749年)时名为皮埃尔·西蒙·拉普拉斯(Pierre Simon Laplace),是诺曼底一个中产家庭之子,后来成为皮埃尔·西蒙·德·拉普拉斯侯爵。他以在校时所发表的虔诚之神学短论而初露锋芒,后来变成拿破仑法国最坚定的无神论者。18岁时他怀着拜会达朗贝尔的一封推荐书被送往巴黎。曾先后收到许多如此信函而对信中之颂辞予以折扣的达朗贝尔,拒予接见。拉普拉斯以坚定的态度写给他论机械学一般原理的一封信。达朗贝尔回应道:“阁下,你明白我甚少措意推荐书。你连一封也不用。你自我推荐得更好,这对我就够了,我的支持是你应得之物。”不久,经由达朗贝尔的影响,拉普拉斯受任为艾可军校之数学老师。在稍后写给达朗贝尔的一封信中,他分析了他对数学的热情:

我经常出于趣味、而非出于爱慕虚名来耕耘数学。我最大的娱乐端在研究发明家的发展,坐看他们的天才与他们所遭遇到并加以克服的诸般障碍搏斗厮杀。然后我设身处地,问问自己在克服这些相同的障碍时将做何对策;这一易位在绝大部分之况例下对于我之自尊虽然有所屈辱,但欣赏他们成功之乐趣,已大大补偿了我这一些微小的屈辱。假若我有幸加添一点东西到他们的成绩上,则我该将这一切功劳归于他们头一回的努力上。

我们在这种自觉的谦虚中察觉一些得意之状。但无论如何,拉普拉斯的雄心显得大为粗率,因为他欲以牛顿的重心理论应用到所有的天体与现象上,而把整个宇宙减缩为一个数学体系。牛顿曾将宇宙留在一种不安的状态,他认为宇宙是受到与时俱增的不规则性所影响,因此,上帝不得不有时干涉,以予纠正。像欧拉一样,许多科学家并不相信世界为一机械体。拉普拉斯欲以机械来证明这一假设。

他先以一篇论文开始(1773年),文中指出每一行星与太阳的平均距离之差异,乃受到几乎精确的数学公式所左右,因而呈现周期性与机械性。科学院以这篇论文而在他24岁时选他为预备会员。自是而后,拉普拉斯便以伟人所具有的对于目标的一致、直接与坚持这些特性,奉献其生命而把宇宙的运转一个接一个地套入数学方程式之中。“自然的一切作用,”他写道,“只是少数不变法则的数学产物。”

他的主要著作虽然直到大革命之后才出现,但准备工作却早已进行。他的《宇宙体系论》(1796年)乃是解释其观点的通俗而非机械的引论,以明畅、流利的文体而闻名,其中包括有关他对太阳系起源的著名假设(康德先于1755年提出)。拉普拉斯想以假设各种热瓦斯抑或其他微细分子的原始星云之覆盖太阳,并进而延伸到太阳系之最远范围来解释各行星之及其卫星公转与自转。这一星云,随着太阳旋转,渐渐冷却,最后凝缩成也许像我们现在在土星周围所看到的许多环圈。更进一层的冷却与收缩可将这些环圈浓结为各个行星,后者再以相似的过程引生出自己之卫星,又同样的星云之凝缩可能产生各个星球。拉普拉斯断定,所有的行星与卫星均朝同一方向,并且实际上处在同一平面旋转。他那时并不晓得,天王星的卫星朝另一相反的方向转动。这一“星云理论”现已遭受排斥以为太阳系之解释,但仍广受采用以解释各个星体之由星云凝缩而成。拉普拉斯只在他通俗之著作中说明此一假设,但并未过于认真。“星体与太阳系形成的这些臆测……乃以我全部的不信任(违抗)所提出者。凡非观察或计算的结果之每一件东西,均须抱以不信任之态度,借相激发。”

拉普拉斯以《机械天体》这5卷巍巍巨著来总括他的观察、数学方程式与理论——以及几乎当时所有的星体科学(书写于1799—1825年)。受洗者傅立叶称呼其书为现代天文学的大杂烩。拉普拉斯以崇高的单纯陈述其目的:“就太阳系已知的18个星体,以及它们在任何时候的位置与运动,借……数学计算,而从它们之相互吸引推论出它们在其他任何时候之位置与运动,并且显示这些与实际观察的那些东西相一致。”为欲实现计划,拉普拉斯必须研究由太阳系的成员——太阳、行星及卫星——之相逆影响所引起的干扰,同时将这些干扰压抑为周期而可预测的规则。他相信,这一切干扰都可由引力之数学加以解释。在证明太阳系及其余世界的稳定与自足这一尝试里,拉普拉斯抱持一种完全机械论的观点,并还为决定论哲学作一番古典的表白:

我们应将宇宙的现态视为其前一状态的结果,以及后一状态的原因。懂得一切力量在一特定刹那在自然里的作用,以及宇宙所有东西在那一刹那的位置这一智力,能够以单一的公式了解宇宙间最大的星体与最轻的原子之运动,这一智力也强大得足以控制一切资料供作分析,对它而言,没有一事不确,未来与过去一同展现在它眼前。(与经院派对上帝之观念作一比较。)人类心灵一直能给予天文学的完整性为此一智力勾勒出一个微弱的轮廓。机械学上与几何学上的发现,伴以宇宙引力的那些发现,已使得人类心灵可以依相同的分析公式来理解宇宙体系的过去与未来状态。心灵追求真理的一切努力与我们刚刚想象的智力虽有接近之趋势,但总永远保持无限遥远之距离。

当拿破仑问及拉普拉斯,其《机械天体》一书为何没提到上帝时,这位科学家据说这样回答:“我不用那一种假设。”但拉普拉斯也有谦虚之时。在《或然率之理论分析》——几乎为该领域后来一切著作之基础——一文中,他剥夺了科学的一切可靠性:

严格而言,我们甚至可以这么说,我们的一切知识都有问题,而我们所确知的少数事情,即使数学科学本身,那发现真理的主要方法归纳与类推,也都以或然率为基础。

除了他那时代天文的发现与假设那种创世纪与影响广泛的公式体系以外,拉普拉斯另有特殊贡献。他以为某种“可能性”而设之“拉普拉斯方程式”几乎照亮了物理学之每一部门。这一方程式使得我们更容易确定力线场上任一点之能量强度抑或运动之速度。他根据月球的那些干扰计算地球的动态椭圆率,而那些干扰则归因于我们地球之为扁圆形。他发展一种分析的潮汐理论,并从潮汐的各种现象归纳出月球的质量。他发现决定彗星轨道的改进办法,并以突出的准确性计算月球平均运动的百年加速度。他对月球的研究为他弟子伯克哈德(Jean Charles Burckhardt)在1812年所绘制而获改进的月球转动表提供了基础。最后,他从科学上升到哲学——从知识上升到智慧,其辩才可与布封相比并列:

天文学,以其实物之尊严与理论之完整,乃是人类精神最美丽的纪念碑,也是人类智力最高贵的证明。由于受到自爱与五官幻觉的引诱,人类长时以来都把自己认为是各星体运动的中心,他的虚矫因而受到这些东西所激起的恐怖之惩罚。然而他看到自己处在太阳系里几乎无法察觉的一颗行星之中,其广垠的幅度本身在太空的浩瀚之中只不过是一不易被感觉到的小点而已。这一发现带给他的惊奇结果,大可安慰他以弥补地球的地位,并从而指出他那种处在极端微细的基地(他即从这一基地观测诸星)里的壮观。且让他仔细保存,并且扩大能带给有思想的东西以愉悦的这些高尚科学的结果。那些科学对于航海与地理已有重要贡献,但它们最大的祝福还在驱除天体各种现象所产生的恐惧,并且摧毁由于我们对与自然真正关系的无知所造成的错误,那些设若科学之火炬一旦熄灭,便准将复现的恐惧与错误。

拉普拉斯发觉,调整其生命以适应法国政治的震颤要比调整其数学以适应各星体的不规则容易。当大革命来临时,他舍死求生表现得更有价值而安然过日:他与拉格朗日(出生于意大利之法国几何学家与天文学家)一同受雇制造火药所需的硝酸钠,并计算加农炮的弹道。他受任为创建米突制的重量、长度委员会的会员。1785年,他测验参加炮团的考生——16岁的拿破仑——并予以过关。1798年,拿破仑将军带他到埃及以便从金字塔上研究星辰。1799年,第一执政官(指拿破仑)任命他为内政部长,但6周后即遭解职,原因是“拉普拉斯到处探精求微……并将无限微小的精神带进行政管理”。拿破仑为了安慰他而提名他进入新议院,同时使他成为伯爵。现在,身着金衣缎带的这位显贵,由雅各布·安德烈·内戎(Jacques AndréNaigeon)为他画了一张画像:一张英俊而高贵的脸庞,以及似乎由于自觉死亡嘲弄着一切威严,自觉天文学是在黑暗中的一个摸索,自觉科学是黑夜之海的一小点光芒而黯然神伤的两眼。在他临终之际(1827年),一切虚荣均离他而去,他最后的遗言似乎是:“我们所懂得的只是一件小事,而我们所不懂得的却巨无涯岸。”


·法国天文学家地球