附录Ⅱ 发现惠更斯

C.D.安德里埃瑟

附录Ⅱ 发现惠更斯 - 图2

C.D.Andriesse

他从1629年活到1695年,出生和逝世都在海牙,不过自1666年起的15年时光里,他在巴黎有一间公寓,在那里他出任皇家科学院院长或重要成员的职位。在这期间他完成了他的两项主要的著作《摆钟论》和《光论》。

附录Ⅱ 发现惠更斯 - 图3 土星

女士们,先生们,

我们美味的会议宴会可能会给你们带来好的心情。这让我们回想起克里斯蒂安·惠更斯妹妹婚礼上的宴会。宴会不仅是为了招待瘦小脆弱的惠更斯,同时还有他们家族四十多位食欲旺盛的客人。

想象一下,一只猪头和周围一百多只鹧鸪、阉鸡、火鸡和野兔,塞满了的羔羊肉与肥腊肉。当肉的香味对你已变得很浓郁时,那么对着那些强烈芳香的蜡烛吸一口气吧。由于没有足够的白兰地红葡萄酒来滋润你的喉咙,在油酥点心里放了那么多的糖和杏仁蛋白软糖,除了放胡椒粉。因为这是个婚礼聚会,当一对年轻人害羞地躲在一块餐巾布后面亲吻、品尝各自酒杯里的红酒时,你用你的餐刀敲击你的盘子。是否轮到克里斯蒂安躲在餐巾布后面了吗?他已有31岁,才喜欢上年轻的姑娘……

不过请等一下,尽管他尽情欢乐,克里斯蒂安后来写信给一位有才华的朋友时使用了这个单词,其实对他来说已经很清楚,自己不是那种养家的男人。对待这件事,许多人都意识到了,他所关注的那些年轻姑娘,漂亮的玛丽安·佩蒂特,或者哈丝吉·霍福特,还有将继承他一半家产的多愁善感的苏姗特·卡荣,给他寄信,送小礼物,为他摆姿势坐着让他画她们的肖像画。他们知道,他的志向是在别的什么地方,他被束缚着,最终变成一个独身。心不在焉的叔叔,非常惊奇地对着他的侄子,什么也说不出来,特别是关于……。

虽然如此,克里斯蒂安在1660年4月22日给那位有才华朋友写信还是有些缘由的。他把信寄给了他那个时代最重要的天文学家伊斯梅尔·布利奥,他已经很老了,那时差不多55岁,正准备为克里斯蒂安关于土星耳朵问题天才般的解答作辩护。克里斯蒂安对给他妹妹婚礼祝福的客人表示了感谢,并附上了一句话,就是他比较后悔他所失去的那段为一些神圣的蠢事浪费的时光。接下来更为重要的是,他将很快并乐意在巴黎会见伊斯梅尔。海牙似乎不是一个适合科学的地方……他们需要讨论时差和土星偏转问题。

伊斯梅尔·布利奥,作为共和国的政治家、当地重要人物(在佛罗伦萨的里阿普特·德·美蒂齐王子,在但泽的约翰·赫维留,还有其他)的发言人,为什么有兴趣接见我们的这位同事?那是因为他识别天才。这个帅气、长鼻子、配着桀骜不驯的特有面孔的人,他一看就留下了深刻的印象。之后,他们会见过不止一次,他想替克里斯蒂安铺设一条通往巴黎的路,可供学习的特别位置。在为权利的争辩中他已经成了顾问和经纪人,克里斯蒂安一直声称自己是摆钟的发明人和作为土星卫星和光环的发现者.

哦,看到卫星了。虽然没有当时的报道,但是我们喝着酒也不难想象,克里斯蒂安已经为他的第一台望远镜做好了一切准备。这台望远镜的镜头被保留了下来,我们现在仍然能够观察它,还可以看到他在普通的灰绿平板玻璃上研磨出的瑕疵。镜头有2英寸长的直径和12英尺长的焦距。如果将时间追溯到5年以前,你更年轻那就意味着一切。在1655年3月的一个冬天的夜晚,克里斯蒂安打开他父亲在海牙的巨大房子的顶楼窗户,滑动固定镜头的管子并伸出目镜,在窗框上平衡四个仪表。他的手几乎一动也不动,凝视着星空中的行星。

你瞧,我们都在这里,难道不是因为他看到了那颗卫星,才使我们汇聚在一起了吗?毫无疑问,他看到了,在土星旁边有一颗小星星,但是,整个天空却是布满了星星啊!他回到那个舒适温暖的房间,勾画出了他所看到的一切。尽管他仍然有怀疑,在3月25日,他第一次画出了土星带着确实很模糊的耳朵并没有小星星。在春季所有晴朗的夜晚,他都在检查方位,不停地看哪,小星星一直来回移动,它变成了一颗卫星。经过了四次变动,他决定把他的困惑,在奥维特的诗句“遥远的星星向我们眼前移动”上,随意地添加了17个字母,寄给了伦敦的约翰·沃利斯和布拉格的哥特弗里德·金勒·冯·洛文顿。

他是于1655年6月13日公开宣布他发现了一颗土星的卫星吗?不是,他的收信人可能比我们绝大多数人懂得更多的拉丁文,但这并不是他们所需要解决困惑的线索。他要传递的信息是“土星的卫星周期为十六天加四小时”,而他同时又想隐秘那个信息。他是怎么啦?他采用一种字谜游戏来代替出版,却还需要花费更多精力来学习编码用的密码。但他仍然兴高采烈!在他65岁时重新提到这个发现时,他在他的《宇宙理论》一书中写道,每个人都能够想象到,第一个发现事物时的内心喜悦有多伟大。

这种间接的表达强烈感情的方式得以延续,直到40年后,他仍旧牢记着,“一颗比土星其他所有卫星都要明亮的、处于最外面的那颗卫星,出现在我的眼前,这是我用自己仅12英尺长的望远镜在1655年第一次观察到的。”从那以后,乔瓦尼·卡西尼(他自称为多米尼克)发现了另外四颗卫星,在1671年和1672年发现了两颗,在1684年发现了两颗。多米尼克开始给它们排序。最接近土星的卫星记为1号,因而最先发现的卫星应记为4号。差不多有一个世纪,这种排序比较好的符合实际,直到1789年威廉·赫瑟尔发现了更多的卫星比1号卫星更接近土星。

设想一下他那进退两难的境地,他应该怎么样做?按发现的顺序,还是像以前那样按它们到行星的距离,来给这些新的卫星排序?后发现的卫星须有一个新的更大的序号,于是由离土星的距离数起,而按发现的先后顺序排列则为7—6—5—4—3—1—2,尽管这样排接近于发现的逻辑,却仍然使熟练的天文学家们的计数发生混淆。为了避免那时到处反对旧制度年代(1789年)里发生革命性的改变,威廉·赫瑟尔决定来个综合,记为7—6—1—2—3—4—5,然而这种妥协还是不能令人满意。

经过了半个世纪,到1847年,他的儿子约翰·赫瑟尔提议来结束这种计数上的混乱。他建议以与巨大的土星相关的众所周知的神祗来命名七颗卫星,具体建议如下:

“由于给土星命名的古罗马农神萨图恩(Saturn)吞噬了他的孩子们,他的家庭不能够再聚集其周围,以至于选择(约翰·赫瑟尔的选择)将其兄弟姐妹,男泰坦神和女泰坦神,摆在面前。伊阿珀托斯(土卫八)的名字似乎暗示无名的和遥远的外部卫星,泰坦(土卫六)的名字暗示由惠更斯发现的超大卫星,而那三个女性的命名瑞亚(土卫五)、狄俄涅(土卫四)和特提斯(土卫三)一起属于三个中间级的卡西尼卫星。微小的内部的那些卫星,似乎很适合回到选用年轻而低级别的仍然超人化的男性来命名,如恩克拉多斯(土卫二)和美马斯(土卫一)”。

这个浪漫的提议被热情地接受了。在接下来的世纪里,新的卫星,甚至其存在都还没有确定,就有了名字,例如,许珀里翁(土卫七)、菲比(土卫九)、西密斯,杰纳斯(土卫十)等等,用来代替了数字。直到最近的土星的空间研究中,发现在土星的周边似乎填满了数十颗新的小星星,才停止了这种命名游戏。

我们的时代不再是浪漫的,而是无神论的。我们知道得更多,也就更挑剔。我们现在还会对泰坦,即惠更斯发现的那颗卫星的名字,还会对尔后几个世纪里编造出的那些土星卫星的名字充满热情吗?老实说:不会的。泰坦甚至不是一位独立的神的名字,泰坦形成了一个集合,是一群在希腊神话里创造了世界的旧神。一位并不存在的孤独的泰坦在这样的创造中没有地位。此外,聪明的约翰· 赫瑟尔所参照的神谱,并不仅仅是一场天真的理性布道。事实上你可能会对这次会议的组织者很感激,是他们将餐前的演讲推迟到晚宴结束之后。这些神话其实是一些充满轻信和劣行的,充满堕胎、阉割、乱伦、血腥和色情的可怕的故事。

为什么正好是最早的神祇萨图恩(对于希腊神话来说是克罗诺斯)吞噬了他的孩子们?因为他被告知,他命中注定要被像他那样强壮的、他自己的儿子所征服。那个儿子就是朱庇特(宙斯)。他的母亲瑞亚,她的头四个孩子已经被他们的父亲为了避免难以忍受的被征服的命运而吃掉了,侥幸地隐瞒她第五个小孩朱庇特的出生,并且在萨图恩怀疑地打听时间和地点时守口如瓶。好了,剩下的故事留给你们自己去想象吧。

参照神谱这个宇宙动力的最原始理论的理由是,我们现在所能看到的“惠更斯月亮”,是萨图恩的最显而易见的伴侣,其实最好能够叫瑞亚,一位真正孤独的泰坦神、或者女泰坦神,一位著名的爱欲的对象,一位奇怪生命的多产母亲。瑞亚甚至有可能哺育了我们目前推测的土卫六上甲烷中有机生物。不过,哪是神话?为什么不忍受发现者自己赋予那颗卫星的名字?

1672年12月,多米尼克·卡西尼邀请他去巴黎天文台并给他证实另一颗卫星的存在,他制作了两张草图。每一张都展示出边缘有光环的行星,在它旁边有一颗由两条交叉线表示的小星星,记为novus;又在它的旁边,还有另一颗由三条交叉线表示的小星星,记为min-,一个明显不完整的单词。这颗同样的min-小星星,出现在1683年画的土星图上,在那里他不敢肯定看到了卡西尼的novus,因为“它比我们的那些星星要暗很多(multo obscurior erat nostro)”。在他的兄弟和邻居们的陪同下,克里斯蒂安使用的nostro,几乎可以肯定min-指的是mijne 或mijnes的缩写,而“mine”就是过去荷兰的简称。但是,为什么他想说那颗卫星属于他时,不去使用每个人都可以理解的一个单词meus呢?为什么是他隐藏了他的意图?是害怕他大胆地用他自己的名字“惠更斯”去命名他的发现时会被嘲笑吗?他还写下了这样的诗句“Ingenii vivent monumenta,inscriptaque coelo Nomina victuri post mea fata canent”,意思是这个和其他的发现仍然标志着他的聪慧,并且在他死后他所写的名字越过天堂时还将折射出他的名望。现在,我们以惠更斯这个名字命名了“惠更斯号”。

女士们,先生们!这个名字不只是在一个方面适合。对于“惠更斯”的发现,只是我们的伟人为雄伟大厦竖立的一块石头,一排中的第一个。很快在那以后,1656年,出现了第二个,他证实土星带有一个倾斜光环的变化耳朵;并且几乎在同时,出现了第三个,由于在计时上的精密,他关于摆钟的发明在实践中展现出非常重要的意义。在所有的三个例子中,他都延续了伽利略对于自然现象进行革新实践和数学研究的过程。

伽利略逝世时,惠更斯13岁。只过了几年,他就开始研读伽利略的《对话》,并且他对其内容理解如此之好,以至于这些内容成了他思想的中心。当他面对自己的成果时,剽窃的舆论传遍。为了平静这些舆论,他需要把他的工作的细节发表在出版的《摆钟论》和《上星系统》书中,一直到1650年。正如以前所说的那样,他需要像伊萨玛丽·布莉奥一样有学问和理解力的朋友。惠更斯的声望在17世纪很大程度上依赖于他在时钟和天文上的发现。

但是在21世纪,我们指出,他在1656年和1659年发掘出两块非常重要的奠基石:第一个完整正确的基于动量和动能守恒的碰撞理论和第一个带有著名公式v2 /r、与加速度有关的力的正确理论。我们感到这些理论处于牛顿的影子中。然而不是比他小13(几乎14)岁的艾萨克·牛顿发掘出来的,是克里斯蒂安·惠更斯干的。

还有第三个基本的发现,并且这个发现从未归属于其他人,那就是他的原理,即惠更斯原理。他于1677年提出的。它说的是,在光的波阵面上的每一点,都是一个子波的中心,并且这些子波在它们的包络面上叠加。

今天,2004年4月14日,在375年以前,我们的伟人诞生了。对于我们来说,那是复活节后的三天;对于他来说,是一天以前。对于父亲,一个虔诚的加尔文主义者,复活节的临近意义重大;但是对于这个儿子,却没有特别的意义。

在他的记录和通信里面,他表现出自己是不可知论的,而且可以肯定的,对他的家族非常遗憾。“我承认,”,他在晚年时写道,“要具有上帝的思想,已经超出了人的能力。”在他年轻时,他妹妹刚完婚后不久,他给一个想使他皈依的耶稣会数学家写信:“你只和书一起出现,好像它们本身就是权威的论据。书的内容可能被篡改,并且写书的人可能会犯错误。由数学证明提供的说服力,能坚持多久!”

他的父亲,本身就是个天才、外交家和奥林奇派的顾问,在他写的(现在仍然很著名)诗中,不止一次地强调对他儿子的不信任。例如,在其训诫里写道,“记住你所有的认知,单独地从上帝那儿来,别让你的工作背叛了主。”他父亲在场的话,他还能勉强地去教堂做祷告,倘若父亲不在场,他就不在乎那些神职人员。在他生病、或者感受孤独和忧郁时,他尤其厌恶他们。在他临终床上时,他家里询问是否请一位牧师来时,他狂怒了。

他从1629年活到1695年,出生和逝世都在海牙,不过自1666年起的15年时光里,他在巴黎有一间公寓,在那里他出任皇家科学院院长或重要成员的职位。在这期间他完成了他的两项主要的著作《摆钟论》和《光论》。古特福瑞德·莱布尼兹为了学习先进的数学理论曾来这里看望过他。就是在这里,关于光的认识,他跟另外一个年轻人,即艾萨克·牛顿,有着不一样的看法。

法国经常认为惠更斯是一个法国人,并且在一些时候,他自己也认为是一个法国人。他没有将他名字里的“y”改成“h”吗?这样“Huygens”变为“Hughens”,至少也是一个法国人可以发音的名字。但是在1680年,路易十四为了肃清他的王国,驱逐了所有的异教徒包括加尔文主义者,这样也包括“惠更斯”。事实上他被开除了,如此的礼貌,以至于几年之后这位天真的天才,才明白连他都变得不受欢迎。

在巴黎的时光里他或多或少是一个侍臣。那是国王的学院,所有可能有用的新知识必须服务于国家的利益。看看“惠更斯”是怎么样显摆的:在他定做的上衣下面精美的用黑色的布和用金线编织的华丽的丝绸西装背心装饰着,用的是东印度深红含金的国王专用的纽扣。

这个人逐渐厌恶了宫廷生活,并且甚至更多的是厌恶学院里的阴谋。对他来说,他是纤细且脆弱的。他像研磨一块镜头那样,组织成形了他信件的内容。对于数学的精通,让他进入物理学的世界,然而他激情的控制让他走近他自己。即使在他生气时,他通常也能够找到使自己平静的路。尽管他确实写了不少愤怒的信件,有一封针对欧斯塔修·迪维尼攻击他有关土星光环假设的信,另一封针对罗伯特·胡克争夺他发明手表弹簧秤宣言的信。在关于卡特兰坚持在《摆钟论》里面有个错误的信中,他怒不可遏。他这样写道:

“我对他关于我的摆动中心理论的攻击很惊诧,自从我发表这个理论以来的九年时间里还没有人反对过。看看他所谓的驳斥,我疑惑为什么自从它发表后在7个月的时间内作者没有收回它。简单地说,卡特兰所想的是两个线性单元之和不能等于两个其他线性单元之和,如果这些单元的比率不相同。想象一下,先测量长4英尺和8英尺两个,然后测量另外两个长3英尺和9英尺,看看你是否求和得到除了12英尺之外的其他任何结果。我想以后能发表这个意见,以至于那些不熟悉我证明的人意识到卡特兰的评论是无意义的。他应该再一次提出问题,我将会很感激如果你在发表它们之前提交他的观点给一个学者。这样可能对他的驳斥有好处。说实话,我不喜欢被一个愚蠢的人所攻击。”

当然,在他的专业工作里不存在错误。罗贝瓦尔,这位学院有能力判断他工作的唯一成员,实际上曾经质疑过他关于摆动中心的结论的人,被惠更斯的回答甚至在书出版以前就平息了。他数学上的争论也是无过失的。有可能真的是他没有以新的可包容的方法的形式,增添到这个世纪的数学中去。但是也可能是他用物理科学里的方法,给出了具有很强解释能力的令人印象深刻的依据。

让我们以一种轻松的口气来结束我们关于惠更斯发现的讲演。他在确信发现了土星的卫星后的3个月,给在海牙的一个熟人迪代里克·范勒文写了一封信。他是在同他的一个兄弟及两个朋友在法国上流社会访问期间写的这封信。他已经准备在安吉尔合法地买一个法律博士学位(在他父亲的要求下,这比买一个假发还要便宜),并且他也可以在巴黎去看望数学家比如伊斯梅尔·布利奥,但没有去成。他们是如此之忙,以至于他几乎忘了要去感谢那位冯·列文(“社会名流”),他写到:

“献给那些从不惧怕社会名流的高贵的爵士们,直到今天,你们有两名爵士还没有给你写任何感激的话,也没有在他们临行前对你以贵族身份接待的荣耀表示赏识。就好像我们的耶稣基督,当他治愈了十位病人,只有一位孤独的撒玛利亚人前来向他道谢。你同样有各种理由去说:难道我没有赐予四位爵士我的礼貌和善意吗?其余的两位在哪里呢?上个星期天,当听到关于穷修道士拯救我们的使者的布道时,这种类似进入我的脑海。

因此出现了这样的情形,签过字承认欠你1500个感谢并用崇高的话来偿还。但是我恳求你要极大地谦虚,不要索要这笔债务,因为你太熟悉我没有能力还清它。我没有能力使自己以一种健康的姿态迎合你的贵族身份,在信里洋溢着甜言蜜语和风趣,还有在旁边印上巴尔扎克和马勒布的功德。

但是让我们终止轻率之言,而代之以真话。我必须引以自豪,一直是第一个为你的健康干杯和钟爱你的人,并且经常祝福你会有好运出现。同时,我想需要一匹会飞的马带你飞快地来到我身边,不管是为了沿着卢瓦尔河的一次长途旅行,或者是为了英雄般的行为,比如当命运女神决定谁必须孤独地睡去或谁必须与另一个结伴的时候。或者,在四匹马中进行挑选,挑来挑去,挑中的最好的马是瞎的,使人气馁的事情常有发生。

我将邀请你们来参加我们著名的辩论会,因为我们刚刚到巴黎,会议的举办尚在全面协商之中。你可能会在那里听到我们中每一位提出的他来到法国的原因:一是公开表示来学习怎样在上流社会中混;二是为了被引见给那些到场的名人们;还有,三是为了目睹漂亮的建筑和最新的时尚;四是仅仅为了离家出走。经过极为漫长和激烈的讨论,几乎是一致地决定,以后不值得为了到这里获得的那些东西,进行如此辛苦的长距离旅行。

此外,你可能目睹了我们投入了一场关于最高权力位置的辩论,那里甚至存在着更大的意见分歧。我记得,有一位仁兄自认为只要在他已经拥有的财产中,只要允许再增添一架四匹马拉的大马车,就可以拥有绝对的权力,这样他就可以在任何他方便的时候乘坐去海牙。你最好判断一下,急迫地要求你出席是不是一件头等大事。”

(2004年)