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[閒聊] 鐵拳老師──大數學家貝若 張文亮

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鐵拳老師──大數學家貝若 張文亮

很多人一想到大數學家,
腦中就出現一個弱不禁風、滿臉蒼白的書生,
或是戴著深度近視眼鏡、傴僂著背的學者,
抱歉!貝若先生可不是這樣。
他除了擔任劍橋大學首席數學教授之外,
劍術、拳擊、摔角都是一流的;
學生若不滿意數學成績,
儘可到拳擊場上與他對打幾場,
可惜,沒有人打贏過他!
他一生栽培出釵h一流的好學生,包括
著名的物理學之父──牛頓。
在科學史上,很少有人像他,
在課堂上教數學,下課後在貧民區教拳擊,
星期天還成為教堂裡講道的牧師;
他一講道就是四小時,聽眾都睡著了、走光了,
他對著空空的椅子,照講。
今天世界上每一個唸過數學或物理的學生,
都會讀到他發現的理論,
有沒有讀過用切線去求斜率?
用切線去求曲線截面績?
用切線去求反曲點?
一生對切線情有獨鍾,難怪被稱為「切線老師」。
他是第一個把光學與幾何學結合在一起的人。
在透鏡上畫切線去求焦距與曲率半徑的關係式,
這是光學物理裡最著名的透鏡公式(lens formula)。
他也是第一個用分離變數法(separation variables)
去解常微分方程(ordinary differential equation)的人。
一個人如何把數學、拳擊、信仰結合在一起?
請看「貝若」其人其事。

貝若(Isaac Barrow)1630年生於英國倫敦,父親是富有的布商;四歲時母親病逝,從此步入暗淡的童年。

貝若的父親生意太忙,就把孩子送到鄉下跟祖父一起住。貝若的祖父以前就反對兒子與那個身體孱弱的女孩結婚,他們卻私奔到倫敦去結婚,結果不出他所料,那女孩早逝,給他留下小孫子。祖父帶著近乎報復的心理懲治這個小孫子,對貝若非常嚴格,經常打他、罵他小雜種。

在這種環境下長大的貝若,從六歲開始幾度離家出走,每次被抓回來就是一頓毒打。貝若從小懂得「恨」是什麼,他的世界裡沒有「愛」。

絕望的眼淚

貝若從七歲入學到十六歲,整個十年間,不知被退學多少次。在學校裡他以打架、不服管教、品行不良著名,成績差勁到連番留級。在老師眼中,他是屬於該被教育放棄的孩子。

貝若的父親後來把他轉到一所以循循善誘出名的好學校──加特慈善之家(Charter house),希望這所中古世紀的修道院,以其秉持的肅穆氣質,改變貝若凶暴的脾氣。

有一天貝若的父親被校長請去,告訴他加特慈善之家無法包容這麼頑劣的學生,貝若後來寫道,他永遠難以忘懷的一幕:「我在門外偷看,看到父親聽到慈善之家都無法教好他的孩子,父親失望到跪在地上,大叫:『上帝啊,我恨不得我這個兒子早點死!』……我把門輕輕地掩上,掉下眼淚 上帝啊,我真的是沒救了嗎?難道我真的是沒人要的孩子嗎?」

如果失敗能使人想到「上帝」,那失敗就是一種祝福,因為能使人面對生命最深刻、最關鍵的問題。

堅定在天的信任

貝若在十六歲時又轉到一所鄉間學校菲爾斯特(Felsted)。在這裡遇到了教希臘文的霍爾比齊(Holbeach),改變他一生的好老師。當貝若第一天面對這位希臘文老師時,他必須把過去一切學業、操行成績和退學記錄給老師看。霍爾比齊看了資料,又看站在面前,低頭羞楫瑣矷A他說:「我相信你有一天會成為最好的老師,事實上,你是天生做老師的好材料。」

貝若驚訝地把頭抬起來。在此之前,他只聽過別人責備他是壞學生,從沒聽過有人說他將是一流的好老師;他寫道:「我終於嘗到被人信任的滋味。」從那一天開始,貝若成為一個好學生,他的希臘文一躍成為頂尖高手。霍爾比齊下學期留貝若成為小助教,並鼓勵他正式去學拳擊、劍術,以發洩用不完的精力。

1641年愛爾蘭要求獨立,與英格蘭進行一場血腥戰爭,貝若父親的布疋生意大受打擊,無法在經濟上繼續支助孩子,霍爾比齊就接待貝若住到家裡,照顧他的生活需要。霍爾比齊是基督徒,貝若與老師朝夕相處,雖然看不到基督,但是在老師身上看到基督的愛,所以也願意成為基督徒。貝若成為基督徒是出於個人的抉擇,這個抉擇對後來科學的發展有著深遠的影響。

為什麼要唸數學?

1652年貝若以極優秀的成績進入劍橋大學希臘與拉丁文學系,在班上他認識一位喜歡研究植物的約翰芮(John Ray, 1628-1705)。

約翰芮是十七世紀最偉大的植物學家,他在「植物方法論」(Methodus Plantarum, 1703)一書中,以「種」為生物分類單位,並給予「種」明確的定義。約翰芮認為科學是上帝給人的恩賜,要人好好去管理上帝所創造的大自然,既要管理,首先就要仔細的理一理,這就是「分類學」的緣起。他在1691年寫一本書叫「在創造的事工上彰顯出上帝的智慧」(The Wisdom of God Manifested in the Work of Creation)。貝若與約翰芮是一生的好友。英國當時政治動盪不安,大學生極愛批評國是,貝若與雷卻經常一起讀聖經。貝若後來給牛頓寫信道:「當時,我是書樓中的一隻貓頭鷹,偶然咕咕幾聲,不與外面嘈雜的麻雀為伍。讀大學的目的是在為自己的信仰找到正確根基的礎石。」

貝若由文學進入數學,如他所寫:「為了研究神學,我需要年代學(Chronology),為了年代學我需要懂天文學,為了天文學,我需要懂幾何學。」他後來把數學唸得那麼好,因為他找到了唸數學的意義──幫助他認識上帝。貝若後來寫道:「為什麼要學數學?數學研究因果律,探討事物發生原因的最好工具,因此『時間』會成為數學裡的重要因子。一個唸數學的人必須耐得住孤獨,他會像希臘神話裡的普羅米修斯(Prometheus),敢於挑戰那些人為胡亂捏造的權威神祇。即使需要孤獨的忍耐,即使體會的不過是幾句深思後的囈語,但是只要數學上的一條切線,就可以釐清多少眾說紛云,不過是一堆未經驗證過的假設罷了!」

會打架的老師

1655年他大學畢業,坐船到中東、北非、歐洲、土耳其……四處旅遊,他說:「我在尋找一塊人生的試金石。」旅行的四年期間,他寫了一本「歐基里德幾何學」,這本書不僅成為暢銷數學名著,而且革新了幾何學的課本。以前的數學書幾乎都是文字,他的書有180幅幾何圖。他認為數學是一種邏輯語言,瞭解邏輯觀念最好的方法是圖示。

他又寫一本克里索斯托(John Chrysostom, 347-407)傳。克里索斯托是早期安提阿的著名基督徒,把基督的福音傳至君士坦丁,他講道熱情充沛又條理分明,被稱為「金口傳道人」,為傳福音不畏權勢,最後殉道而死。

除了研究寫書之外,他在土耳其還與當地的韃靼人切磋拳術與摔角。他的武藝高強,有次在市場上迅速制服一個鬧事的大力士。最為後人津津樂道的是,他搭船行經土耳其西部士麥那(Smyrna)時遇到海盜船,他是船上唯一帶有刀劍的乘客,在甲板上擊退整船的來襲海盜。貝若這種允文允武的本事,成為後來西方電影、小說歌頌好老師的典範。

耐心是培育天才的惟一方法

1659年貝若回到英國,擔任劍橋大學數學系首席教授。1662年他教大二的幾何光學,發現班上有一個安靜的學生,成績中等,但是思考深刻敏銳,又因家境貧窮必須打工;貝若就像霍爾比齊老師一樣,開放家庭招待這位學子。這位學生就是後來成為近代物理之父的牛頓(Isaac Newton)。貝若把牛頓當做孩子一樣。1699年貝若正當壯年就申請退休,把首席教授的職位讓給牛頓。牛頓後來也如法炮製,開放家庭招待一位名叫泰勒(Brook Taylor, 1685-1731)的窮學生。泰勒後來發表了著名的泰勒級數。人類歷史上多少偉大學者的知識傳承,絕對不是只在課堂上,而是在長期愛心的澆灌下才會產生。多少人仍在等候天才,卻很少有人願去栽培天才,大部分的天才都是問題學生,給你製造問題以後,才慢慢顯出解決問題的能力。

貝若一生中從未以天才的栽培人自居。他給牛頓寫信論到他身為人師的心懷:「我不向高山呼喊,我不對森林呼叫,我面對的是一片空牆,或是荒蕪的土堆。但是我並不失望,我仍然竭力去尋找每一句希臘用字、片語的真正語源。成為一個用心的老師,是一件很孤獨的事。我像是古希臘的悲劇詩人索福克勒斯(Sophocles),獨立在靜默的舞台上,沒有吟唱、沒有旁白、沒有歌詠、沒有伴舞……只有少數的學生,像是遭遇海難的船員,被幸運之浪漂流到我的舞台前;或是到處流浪不甘願被瞻J現成框框中的學生,無意間碰上來,他們就能聽到普羅米修斯傳自洞穴中的幾句囈語。」貝若的一生都自詡是持守真理終不悔的普羅米修斯。

夢中教堂

退休後的貝若到英國的貧民區,買下一間破舊的大戲院,改變成為一間教堂,自己擔任牧師。這間教堂是他夢中款式,三分之一是圖書館,給喜歡唸書的孩子用;三分之一是拳擊房與戲台,給不愛唸書的孩子;三分之一才是聚會的地方。

他講道之外,兼當教堂中圖書館館長與拳擊教練,並回到劍橋兼點行政工作來維持所需開銷。他講一場道至少需要三個小時之久,且經常在四個小時以上,很多會眾都難以忍受。加上他經常衣衫不整,不是襪子沒穿就是鞋子穿反,不然就著短褲上台,不合一般體統。

即使如此,仍有少數人留下來聽道,其中有一個人叫洛克(John Locke, 1632-1704),是著名的法學哲學家。洛克寫道:「貝若每一篇信息雖然長但是結構清晰,像數學一樣的富有邏輯。」英國的大政治家皮特(William Pitt, 1759-1806)在多年後讀貝若的講章,他說:「鮮血仍然抑不住的澎湃。」

貝若終身未婚,在把人生的大部分時光都給了學生後,1677年5月4日死於肺炎。為他送葬的長長隊伍裡,有最偉大的科學家牛頓,有貧民區的無名小卒,都是他的學生。

詩人馬波立多夫(John Mapletof)為他撰寫碑文,簡短的一句:「他使周圍的人認識上帝」涵誑L豐富的一生。貝若死前留下一則禱告:「喔主啊,你是何等偉大的幾何學家,因為你創造了一個無限的空間讓科學家去飛翔,讓探索者去發現,讓愛好技術的人去模仿!我有一個禱告是,讓這些學習大自然知識的人,最終能得認識你自己。」

參考資料:

1.Arnol d, V. I. 1990. Huygens and Barrow, Newton and Hooke. Birkhaiiser. Moscow.

2.Grave, D. 1996. Scientists of Faith - Isaac Barrow (Chapter 16). Kregel Resource. U. S. A.

3.Manuel, F. E. 1968. A Protrait of Isaac Newton (Chapter 5). A Da Capo Paperkack. U.S. A.

4.Howard S. Reed 1941. A Short History of the Plant Sciences(pp.84-86) The Ronald Press Co. New York.書中推崇約翰芮是十七世紀最偉大的植物學家,科學精神、人格操守、學者風範的最高典範。感謝植物學博士張鈞隆女士代為查證並提供資料。





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