世界读书日:你不知道的这些图书里的科学故事!

撰文 / 刘夕庆


伟大的莎士比亚于404年(1616年)前的4月23日这一天辞世。为了纪念莎士比亚,1995年11月,联合国教科文组织第28次大会通过决议,宣布每年4月23日为“世界图书和版权日”,又称“世界读书日”,借此机会,我们今天就来看看“书籍中的科学故事”。


莎翁书中的天文学


一提到莎士比亚,人们对他的作品非常了解,但是莎士比亚作品里面包含“科学”,这让人有些疑惑。实际上,莎翁很多作品中都有着科学蕴含,其中戏剧《哈姆雷特》与现代天文学、宇宙学的关联最为密切。


在1603年英国首次出版的《哈姆雷特》中,莎士比亚将自己对宇宙的理解隐含其中——这是一部关于哥白尼主义(日心说)的复杂寓言,在其台词中,一些科学家寻找到了支持这种推测的许多细节,在他们看来,这是一部解释天文学的戏剧。例如,“上帝啊,如果噩梦不再纠缠我,即将把我关在果壳之中,我仍然自以为是无限宇宙之王。”这里,主人公直接提到了“无限宇宙”——正是这句台词,让几百年后的英国科学家霍金写出了属于自己的《果壳中的宇宙》一书。因此,这句话也应该算作对霍金自身被长期“囚禁”在轮椅上研究宇宙学处境的真实写照吧。


一位英国大文豪,竟让一个当时还未得到彻底证明或公认的天文学说融进自己的剧作中,充分证实了他对这个学说的理解和拥护,莎翁在所设计的跌宕起伏的剧情中穿插着对宇宙秩序的认识,足见他的戏剧的伟大。莎士比亚年仅37岁时就已完成了21部戏剧并创立了一种称为14行诗的文体;他一生写过38出戏剧和154首十四行诗。但是很少有人将他的作品跟天文学或宇宙学联系起来,直到霍金科学书籍的出版,才让我们有线索寻觅莎士比亚作品中科学性的一面。


世界读书日:你不知道的这些图书里的科学故事!


左:莎士比亚的科学思考与书籍所结下的不解之缘(刘夕庆 作) 右:受到莎翁台词的启发,写出科学名著《果壳中的宇宙》一书的宇宙学家霍金科学肖像(刘夕庆 作)


《哈姆雷特》几百年前所吟唱的戏剧性的矛盾处境,竟与后来人类的宇宙观完全相符,这当然要归功于作者敏锐的洞察力,在这里艺术和科学是相通的。


英国人爱看书,也爱写书,且对读书人十分尊敬——世界科学史上的名著有相当数量的作者来自英国,他们都是莎士比亚所处的欧洲文艺复兴以来的人物。例如,人们耳熟能详的世界级科学大家牛顿的《自然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和霍金的《时间简史》等都是闪亮至今的科学名著。


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《苏格兰一村》(油画 邓玲萍供稿)——英伦三岛人讲究任何言行都要查书找依据,这是一种科学态度


祖冲之的书山勤径


中国书籍的历史经历过甲骨文、竹简书、线装书和现代纸质书等重要阶段,有着灿烂悠久的著书立说之科学文化历史。例如:我国南北朝时期杰出的数学家、天文学家祖冲之就是一位勤于著书立说的大家——绘画所反映的是一幅“书山有路勤为径”、精算研究“密率”和改善“指南车”性能的祖冲之科学肖像画。


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《祖冲之科学肖像》(刘夕庆 作)—— 线装书似乎成了画中第二主体,由它们衬托了祖冲之的知识渊博


我国近代著名数学家华罗庚在《从祖冲之的圆周率谈起》中说到:“祖冲之不仅是一位数学家,同时还通晓天文历法、机械制造、音乐,并且还是一位文学家。祖冲之制订的《大明历》,改革了历法,他将圆周率算到了小数点后七位,是当时世界最精确的圆周率数值,而他创造的‘密率’闻名于世。”


在祖冲之之前,已经有人提出22/7跟圆周率相近似。祖冲之把它叫做“疏率”,并提出另一个圆周率的近似值355/113,称为“密率”,因为它较之“疏率”更加精密。过了一千年左右,德国人奥托和荷兰人安托尼兹才先后提出了这个近似值,因为欧洲人当时不知道在古老的中国已经有人算出这种“密率”,所以在他们写的数学史上,将其叫做“安托尼兹率”。而更熟悉中国的日本数学家主张把“密率”称为“祖率”,认为祖冲之钻研的成果在先,这是十分公允的。


同时,祖冲之还成功改善了“指南车”的性能等。古今中外的许多大家,都是既识“理”、又懂“造”的人,像古希腊伟大的阿基米德,中国古代东汉时期的张衡,意大利文艺复兴后的伽利略,英国工业革命前的牛顿和德国的莱布尼兹,美国建国早期的科学家、政治家富兰克林以及20世纪上半叶意大利科学家费米等,他们都做到了“理”“工”兼备,相互促进。当然,祖冲之也赫然在列——这些成就的取得实际上是他沿着书籍的阶梯辛勤而奋力登攀的结果。


科学大家与科学名著


欧拉是瑞士大数学家、自然科学家,18世纪数学界最杰出的人物之一;他不但为数学界作出贡献,更把整个数学推至物理的领域。他是数学史上最多产的数学家——《无穷小分析引论》《微分学原理》《积分学原理》等都成为数学界中的经典。他对数学的研究如此之广泛,因此在数学许多的分支中也可经常见到以他的名字命名的重要常数、公式和定理。此外欧拉还涉及建筑学、弹道学、航海学等领域。一些专家曾表示:“没有欧拉的众多科学发现,今天的我们将过着完全不一样的生活。”


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科学大家与他们的名著:牛顿与《原理》、欧拉和《无穷小分析引论》、李四光与《地质力学》(刘夕庆 作)


荣格也是瑞士人,人称“世界心理学鼻祖”。1907年开始他与弗洛伊德合作,发展及推广了精神分析学说长达6年之久,之后创立了自己的人格分析心理学理论,并发展出“情结”的概念。他几乎用了长达45年的时间,将自己一生完整的内心旅程记录在他名为《红书》的著作中,并用书法格式模仿中世纪手稿的方式写成,具有十足的符号化特质。其中,采用了众多绘画作品展现了他“心理艺术家”的经历。这是关于荣格生活的一本史诗般的书籍,在他去世58年后才向人们敞开。该书揭示了这样一个过程:能量是原始的,旅途是曲折的,而这也就是荣格心理学的起源。


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世界心理学大师荣格和他的《红书》(刘夕庆 作)


科学史上有过许多传奇人物,如古希腊的阿基米德就是其中一位。有关他的传说不少:他推广了“eureka”一词(现用于科学上有所发现时因兴奋而发出的惊叹语);他取得的成就横跨数学、科学与工程领域,并给达·芬奇、伽利略和牛顿等人以重要启示。


美国沃特斯艺术博物馆曾进行过一场展览,主题为“失而复得:阿基米德的秘密”,其“重头戏”是被称为“阿基米德手抄本”的羊皮书——幸存下来的书有一卷《宝典C》手抄在羊皮纸上,包括在近现代从未有人见过的两篇论文。其中一篇是《力学理论方法》,它描述了杠杆原理和计算重心的方法,一直沿用至今。美国斯坦福大学数学史学家热维尔·内兹在阅读这本书时发现,阿基米德在当时就将无穷当作一个数字,这是科学哲学思想上的一次飞跃。


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古希腊科学家阿基米德和他著名的羊皮书(左)与《阿基米德科学肖像》(右-刘夕庆 作)


有一些科学哲学家认为,科学是一种罕见的文化现象。如果将人类文化建设比作为一座金字塔的话,那科学就应是那高耸的塔尖部分;而书籍在整个建筑中所起到的作用也应被形象地称为“文化砖块”。从中外书籍史上看,东西方书籍的历史经历过许多原始材料的书籍、直到现代纸质书的阶段,它们对应着手工雕刻、雕版印刷、活字印刷、电脑印刷等工艺。同时书是文化交流的使者,也是象征文化的图腾性标志,而看书则是最美丽的姿态。因此,“原始的”实体书仿佛永远不会退岀历史舞台……


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曾出现于《科学美国人》上的一幅漫画:对让纸质书退岀历史舞台礼貌而坚决地说“不!”


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