世界讀書日:你不知道的這些圖書裡的科學故事!

撰文 / 劉夕慶


偉大的莎士比亞於404年(1616年)前的4月23日這一天辭世。為了紀念莎士比亞,1995年11月,聯合國教科文組織第28次大會通過決議,宣佈每年4月23日為“世界圖書和版權日”,又稱“世界讀書日”,藉此機會,我們今天就來看看“書籍中的科學故事”。


莎翁書中的天文學


一提到莎士比亞,人們對他的作品非常瞭解,但是莎士比亞作品裡麵包含“科學”,這讓人有些疑惑。實際上,莎翁很多作品中都有著科學蘊含,其中戲劇《哈姆雷特》與現代天文學、宇宙學的關聯最為密切。


在1603年英國首次出版的《哈姆雷特》中,莎士比亞將自己對宇宙的理解隱含其中——這是一部關於哥白尼主義(日心說)的複雜寓言,在其臺詞中,一些科學家尋找到了支持這種推測的許多細節,在他們看來,這是一部解釋天文學的戲劇。例如,“上帝啊,如果噩夢不再糾纏我,即將把我關在果殼之中,我仍然自以為是無限宇宙之王。”這裡,主人公直接提到了“無限宇宙”——正是這句臺詞,讓幾百年後的英國科學家霍金寫出了屬於自己的《果殼中的宇宙》一書。因此,這句話也應該算作對霍金自身被長期“囚禁”在輪椅上研究宇宙學處境的真實寫照吧。


一位英國大文豪,竟讓一個當時還未得到徹底證明或公認的天文學說融進自己的劇作中,充分證實了他對這個學說的理解和擁護,莎翁在所設計的跌宕起伏的劇情中穿插著對宇宙秩序的認識,足見他的戲劇的偉大。莎士比亞年僅37歲時就已完成了21部戲劇並創立了一種稱為14行詩的文體;他一生寫過38出戏劇和154首十四行詩。但是很少有人將他的作品跟天文學或宇宙學聯繫起來,直到霍金科學書籍的出版,才讓我們有線索尋覓莎士比亞作品中科學性的一面。


世界讀書日:你不知道的這些圖書裡的科學故事!


左:莎士比亞的科學思考與書籍所結下的不解之緣(劉夕慶 作) 右:受到莎翁臺詞的啟發,寫出科學名著《果殼中的宇宙》一書的宇宙學家霍金科學肖像(劉夕慶 作)


《哈姆雷特》幾百年前所吟唱的戲劇性的矛盾處境,竟與後來人類的宇宙觀完全相符,這當然要歸功於作者敏銳的洞察力,在這裡藝術和科學是相通的。


英國人愛看書,也愛寫書,且對讀書人十分尊敬——世界科學史上的名著有相當數量的作者來自英國,他們都是莎士比亞所處的歐洲文藝復興以來的人物。例如,人們耳熟能詳的世界級科學大家牛頓的《自然哲學的數學原理》、達爾文的《物種起源》和霍金的《時間簡史》等都是閃亮至今的科學名著。


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《蘇格蘭一村》(油畫 鄧玲萍供稿)——英倫三島人講究任何言行都要查書找依據,這是一種科學態度


祖沖之的書山勤徑


中國書籍的歷史經歷過甲骨文、竹簡書、線裝書和現代紙質書等重要階段,有著燦爛悠久的著書立說之科學文化歷史。例如:我國南北朝時期傑出的數學家、天文學家祖沖之就是一位勤於著書立說的大家——繪畫所反映的是一幅“書山有路勤為徑”、精算研究“密率”和改善“指南車”性能的祖沖之科學肖像畫。


世界讀書日:你不知道的這些圖書裡的科學故事!


《祖沖之科學肖像》(劉夕慶 作)—— 線裝書似乎成了畫中第二主體,由它們襯托了祖沖之的知識淵博


我國近代著名數學家華羅庚在《從祖沖之的圓周率談起》中說到:“祖沖之不僅是一位數學家,同時還通曉天文曆法、機械製造、音樂,並且還是一位文學家。祖沖之制訂的《大明曆》,改革了曆法,他將圓周率算到了小數點後七位,是當時世界最精確的圓周率數值,而他創造的‘密率’聞名於世。”


在祖沖之之前,已經有人提出22/7跟圓周率相近似。祖沖之把它叫做“疏率”,並提出另一個圓周率的近似值355/113,稱為“密率”,因為它較之“疏率”更加精密。過了一千年左右,德國人奧托和荷蘭人安託尼茲才先後提出了這個近似值,因為歐洲人當時不知道在古老的中國已經有人算出這種“密率”,所以在他們寫的數學史上,將其叫做“安託尼茲率”。而更熟悉中國的日本數學家主張把“密率”稱為“祖率”,認為祖沖之鑽研的成果在先,這是十分公允的。


同時,祖沖之還成功改善了“指南車”的性能等。古今中外的許多大家,都是既識“理”、又懂“造”的人,像古希臘偉大的阿基米德,中國古代東漢時期的張衡,意大利文藝復興後的伽利略,英國工業革命前的牛頓和德國的萊布尼茲,美國建國早期的科學家、政治家富蘭克林以及20世紀上半葉意大利科學家費米等,他們都做到了“理”“工”兼備,相互促進。當然,祖沖之也赫然在列——這些成就的取得實際上是他沿著書籍的階梯辛勤而奮力登攀的結果。


科學大家與科學名著


歐拉是瑞士大數學家、自然科學家,18世紀數學界最傑出的人物之一;他不但為數學界作出貢獻,更把整個數學推至物理的領域。他是數學史上最多產的數學家——《無窮小分析引論》《微分學原理》《積分學原理》等都成為數學界中的經典。他對數學的研究如此之廣泛,因此在數學許多的分支中也可經常見到以他的名字命名的重要常數、公式和定理。此外歐拉還涉及建築學、彈道學、航海學等領域。一些專家曾表示:“沒有歐拉的眾多科學發現,今天的我們將過著完全不一樣的生活。”


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科學大家與他們的名著:牛頓與《原理》、歐拉和《無窮小分析引論》、李四光與《地質力學》(劉夕慶 作)


榮格也是瑞士人,人稱“世界心理學鼻祖”。1907年開始他與弗洛伊德合作,發展及推廣了精神分析學說長達6年之久,之後創立了自己的人格分析心理學理論,並發展出“情結”的概念。他幾乎用了長達45年的時間,將自己一生完整的內心旅程記錄在他名為《紅書》的著作中,並用書法格式模仿中世紀手稿的方式寫成,具有十足的符號化特質。其中,採用了眾多繪畫作品展現了他“心理藝術家”的經歷。這是關於榮格生活的一本史詩般的書籍,在他去世58年後才向人們敞開。該書揭示了這樣一個過程:能量是原始的,旅途是曲折的,而這也就是榮格心理學的起源。


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世界心理學大師榮格和他的《紅書》(劉夕慶 作)


科學史上有過許多傳奇人物,如古希臘的阿基米德就是其中一位。有關他的傳說不少:他推廣了“eureka”一詞(現用於科學上有所發現時因興奮而發出的驚歎語);他取得的成就橫跨數學、科學與工程領域,並給達·芬奇、伽利略和牛頓等人以重要啟示。


美國沃特斯藝術博物館曾進行過一場展覽,主題為“失而復得:阿基米德的秘密”,其“重頭戲”是被稱為“阿基米德手抄本”的羊皮書——倖存下來的書有一卷《寶典C》手抄在羊皮紙上,包括在近現代從未有人見過的兩篇論文。其中一篇是《力學理論方法》,它描述了槓桿原理和計算重心的方法,一直沿用至今。美國斯坦福大學數學史學家熱維爾·內茲在閱讀這本書時發現,阿基米德在當時就將無窮當作一個數字,這是科學哲學思想上的一次飛躍。


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古希臘科學家阿基米德和他著名的羊皮書(左)與《阿基米德科學肖像》(右-劉夕慶 作)


有一些科學哲學家認為,科學是一種罕見的文化現象。如果將人類文化建設比作為一座金字塔的話,那科學就應是那高聳的塔尖部分;而書籍在整個建築中所起到的作用也應被形象地稱為“文化磚塊”。從中外書籍史上看,東西方書籍的歷史經歷過許多原始材料的書籍、直到現代紙質書的階段,它們對應著手工雕刻、雕版印刷、活字印刷、電腦印刷等工藝。同時書是文化交流的使者,也是象徵文化的圖騰性標誌,而看書則是最美麗的姿態。因此,“原始的”實體書彷彿永遠不會退岀歷史舞臺……


世界讀書日:你不知道的這些圖書裡的科學故事!

曾出現於《科學美國人》上的一幅漫畫:對讓紙質書退岀歷史舞臺禮貌而堅決地說“不!”


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