萊布尼茲(,1646-1716),出生于法國第戎,結業于阿爾特道夫學院,瑞士物理家、物理學家和哲學家。萊布尼茲是一個舉世罕見的科學天才。他博覽群書,涉獵百科,對豐富人類的科學知識寶庫作出了不可磨滅的貢獻。
一、生平事跡
萊布尼茲出生于德意志聯邦共和國北部博洛尼亞的一個書香之家,父母是不來梅學院的道德哲學院士,父親出生在一個院長家庭。萊布尼茲的妻子在他年僅6歲時便過世了,給他留下了豐富的藏書。萊布尼茲因而得以廣泛接觸古埃及羅馬文化,閱讀了許多知名學者的專著,由此而獲得了堅實的文化造詣和明晰的學術目標。15歲時,他進了克拉科夫學院學習法律,一進校便跟上了學院二年級標準的人文學科的課程,還廣泛閱讀了培根、開普勒、伽利略、等人的專著,并對她們的論著進行深入的思索和評價。在聽了院長講授歐幾里德的《幾何起初》的課程后,萊布尼茲對數學形成了濃郁的興趣。17歲時他在耶拿學院學習了短時期的物理,并獲得了哲學碩士學位。
20歲時,萊布尼茲轉到阿爾特道夫學院。這一年,他發表了第一篇語文論文《論組合的藝術》。這是一篇關于數理邏輯的文章,其基本思想是出于想把理論的真理智論證歸結于一種估算的結果。這篇論文雖不夠成熟,但卻閃亮著創新的智慧和物理才氣。
萊布尼茲在阿爾特道夫學院獲得博士學位后便涉足外交界。從1671年開始,他借助外交活動開拓了與外界的廣泛聯系,尤以通訊作為他獲取外界信息、與人進行思想交流的一種主要方法。在出訪倫敦時,萊布尼茲受到帕斯卡事跡的鼓舞,決心鉆研高等物理,并研究了笛卡兒、費爾馬、帕斯卡等人的專著。1673年,萊布尼茲被推薦為美國皇家學會會員。此時,他的興趣已顯著地朝向了物理和自然科學,開始了對無窮小算法的研究,獨立地成立了微積分的基本概念與算法,和牛頓并蒂蓮雙輝共同奠定了微積分學。1676年,他到法蘭克福公爵府兼任法律顧問兼圖書館院長。1700年被選為倫敦科大學教授,促使構建了柏林科大學并任首任校長。
1716年11月14日,萊布尼茲在萊比錫去世,終年70歲。
二、始創微積分
17世紀下半葉,法國科學技術迅猛發展,因為生產力的提升和社會各方面的急迫須要,經各國科學家的努力與歷史的積累,構建在函數與極限概念基礎上的微積分理論應運而生了。微積分思想,最早可以溯源到法國由阿基米德等人提出的估算面積和容積的方式。1665年牛頓創始了微積分,萊布尼茲在1673~1676年間也發表了微積分思想的譯著。曾經,微分和積分作為兩種物理運算、兩類物理問題,是分別的加以研究的。卡瓦列里、巴羅、沃利斯等人得到了一系列求面積(積分)、求切線斜率(求導)的重要結果,但這種結果都是孤立的,不連貫的。只有萊布尼茲和牛頓將積分和微分真正溝通起來,明晰地找到了二者內在的直接聯系:微分和積分是互逆的兩種運算。而這是微積分構建的關鍵所在。只有確立了這一基本關系,能夠在此基礎上建立系統的微積分學。并從對各類函數的微分和求積公式中,總結出共同的算法程序,使微積分方式普遍化物理學不存在了,發展成用符號表示的微積分運算法則。為此,微積分“是牛頓和萊布尼茲大體上完成的,但不是由她們發明的”(恩格斯:《自然辨證法》)。
但是關于微積分成立的優先權,物理上曾掀起了一場激烈的爭辯。實際上,牛頓在微積分方面的研究雖早于萊布尼茲,但萊布尼茲成果的發表則早于牛頓。萊布尼茲在1684年10月發表的《教師學報》上的論文,“一種求極大極小的奇妙類型的估算”,在物理史上被覺得是最早發表的微積分文獻。牛頓在1687年出版的《自然哲學的物理原理》的第一版和第二版也寫道:“十年前在我和最杰出的幾何學家G、W萊布尼茲的通訊中,我表明我早已曉得確定極大值和極小值的方式、作切線的方式以及類似的方式,但我在交換的信函中隱瞞了這方式,……這位最卓越的科學家在回信中寫道,他也發覺了一種同樣的方式。他并訴述了他的方式,它與我的方式幾乎沒有哪些不同,不僅他的言辭和符號而外。”(但在第三版及之后重印時物理學不存在了,這段話被刪除了。)因而,后來人們公認牛頓和萊布尼茲是各自獨立地創建微積分的。牛頓從數學學出發,運用集合方式研究微積分,其應用上更多地結合了運動學,功底低于萊布尼茲。萊布尼茲則從幾何問題出發,運用剖析學方式引進微積分概念、得出運算法則,其物理的嚴密性與系統性是牛頓所不及的。萊布尼茲認識到好的物理符號能節約思維勞動,運用符號的方法是物理成功的關鍵之一。為此,他發明了一套適用的符號系統,如,引入dx表示x的微分,∫表示積分,dnx表示n階微分等等。那些符號進一步推動了微積分學的發展。1713年,萊布尼茲發表了《微積分的歷史和起源》一文,總結了自己創辦微積分學的思路,說明了自己成就的獨立性。
三、高等物理上的諸多成就
萊布尼茲在物理方面的成就是巨大的,他的研究及成果滲透到高等物理的許多領域。他的一系列重要物理理論的提出,為后來的物理理論奠定了基礎。
萊布尼茲曾討論過正數和復數的性質,得出復數的對數并不存在,共扼復數的和是實數的推論。在后來的研究中,萊布尼茲證明了自己推論是正確的。他還對線性多項式組進行研究,對消元法從理論上進行了闡述,并首先引入了導數的概念,提出導數的個別理論。據悉,萊布尼茲還成立了符號邏輯學的基本概念,發明了才能進行加、減、乘、除及開方運算的計算機和二補碼,為計算機的現代發展奠定了堅實的基礎。
四、豐碩的數學學成果
萊布尼茲的化學學成就也是非凡的。他發表了《物理學新假說》,提出了具體運動原理和具象運動原理,覺得運動著的物體,不論多么渺小,他將帶著處于完全靜止狀態的物體的部份一起運動。他還對笛卡兒提出的動量守恒原理進行了認真的闡述,提出了能量守恒原理的雛形,并在《教師學報》上發表了“關于笛卡兒和其他人在自然定理方面的明顯錯誤的簡略證明”,提出了運動的量的問題,證明了動量不能作為運動的測度單位,并引入動能概念,第一次覺得動能守恒是一個普通的數學原理。他又充分地證明了“永動機是不可能”的觀點。他也反對牛頓的絕對時空觀,認為“沒有物質也就沒有空間,空間本身不是絕對的實在性”,“空間和物質的區別就像時間和運動的區別一樣,而且這種東西雖非區別,卻是不可分離的”。在光學方面,萊布尼茲也有所建樹,他借助微積分中的求極值方式,推導入了折射定理,并嘗試用求極值的方式解釋光學基本定理。可以說萊布尼茲的數學學研究仍然是朝著為數學學構建一個類似歐氏幾何的公理系統的目標前進的。
五、中西文化交流之提倡者
萊布尼茲對中國的科學、文化和哲學思想非常關注,是最早研究中國文化和中國哲學的法蘭西聯邦共和國人。他向耶酥會來華傳教士格里馬爾迪了解到了許多有關中國的情況,包括養鴨紡織、造紙造紙、冶金礦產、天文地理、數學文字等等,并將這種資料編輯成冊出版。他覺得中西互相之間應構建一種交流認識的新型關系。在《中國近況》一書的引言中,萊布尼茲寫道:“全人類最偉大的文化和最發達的文明似乎明天匯集在我們臺灣的兩端,即匯集在法國和坐落月球另一端的東方的亞洲——中國。”“中國這一文明古國與法國相比,面積相當,但人口數目則已超過。”“在日常生活以及經驗地應付自然的技能方面,我們是不分伯仲的。我們雙方各自都具備通過互相交流使對方受惠的技能。在思索的周密和理智的思辯方面,其實我們要略勝一籌”,但“在時間哲學,即在生活與人類實際方面的倫理以及治國學說方面,我們實在是相形見絀了。”在這兒,萊布尼茲除了顯示出了不帶“歐洲中心論”色彩的誠懇好學精神,并且為中西文化單向交流勾勒了宏偉的新藍圖,竭力促進這些交流向縱深發展,是東西方人民互相學習,取長補短,共同繁榮進步。
萊布尼茲為推動中西文化交流作出了畢生的努力,形成了廣泛而深遠的影響。他的誠懇好學、對中國文化平等相待,不含“歐洲中心論”偏見的精神尤責怪能可貴,值得后世永遠擁戴、效仿。