钟定胜
有关牛顿与莱布尼兹微积分发明权之争的逻辑推理与启示 精选
2025-1-22 09:16
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微积分的发明是人类科学史上的一座里程碑,牛顿与莱布尼兹之间有关微积分发明权的争论不仅涉及个人的声誉与成就,更深刻影响了整个数学和科学的发展轨迹。这场争端为我们提供了许多思考的角度,尤其是在学术创造、知识产权和科学交流等方面。以下是笔者在相关实证及逻辑推理基础上对这一争端所作的梳理与分析。

一、以实证为基础同时又带有推测性的几个逻辑推理

第一点,任何重大的学术创造都不可能一开始就达到完美的境地,越是重大的学术创造发明,越不太可能一开始就是十全十美的。牛顿的微积分(流数法)虽然在其初期形式上具有极其重要的理论价值与应用价值,但在符号的运用和表达方式上,显然不如莱布尼兹的微积分符号体系那样简洁与高效。

莱布尼兹的微积分方法体系通过引入更为直观且易于操作的符号,使得微积分的方法得以更好地传播和应用。这种对比不仅反映了两位科学家的不同思维方式,也符合学术创造过程中的一种常见现象:初期的理论往往需要经过不断的完善与优化,才能真正发挥其应有的作用。尽管这一常识性逻辑中所体现的先后关系未必完全符合牛顿与莱布尼兹在微积分发明上的先后顺序,但可作为一个值得参考的逻辑链条。

第二点,能够做出超级重大学术突破的人,其智力必然达到了非常高的水准(或者说这就是其智力程度的有力证明)。而牛顿不仅在发明流数法式微积分上证明了他的超高智力水准,他还有许多其他的且同等重要的超级重大学术成就,比如物理学和光学等。与之相比,莱布尼兹在微积分以外的领域相对缺乏同等重要的学术成就。这种差异使得学术界在评价两位科学家时,自然会将牛顿视为更为全面和更加杰出的科学家。

第三点,对于一个智力超高的大脑来说,其不太可能会也不需要去剽窃借用他人的成果,而且还是把它改造成一套相对不好用的符号体系和推理体系的方式。尤其是以牛顿的智力高度和智力成就来说,他不太可能会去做这么一件无意义也无聊的事情(当然,牛顿的手稿已经充分证明了流数法发明在先,这一点也早已得到了学界普遍公认)。此外,延续第一点里的逻辑,如果微积分是某个超级智慧的大脑自己所独立创造发明的,那么在一开始他没有得到足够完美简洁的符号体系是很正常的现象。因此,时至今日,在相关证据和历史脉络已经足够清晰的今天,仍然反向怀疑牛顿剽窃了莱布尼兹微积分思想的话,这种猜测本身也是挺无聊的事情。

第四点,对于智力高超的人而言,未必一定要完整地看完对方的东西才能把东西给做出来,只要得到提示说某件事情是能够做成的,对于一个智力高超的人来说,这已经构成了极大的提示和启发了。与此同时,牛顿有充分的证据证明自己的微积分发明在先,而莱布尼兹没有能够给出反驳牛顿的这些相应证据的充分证据。莱布尼兹在某些信件中提到了他对牛顿工作的了解,当然,莱布尼兹也有充分的证据能够证明他在微积分探索道路上的独立研究过程。但是,尽管他的确有充分的证据证明自己是独立创立其微积分体系的,但这种自我声明和相关证据并不能完全排除他受到牛顿的启发式影响的可能性。他们俩在这方面学术交流,牛顿本人也曾经公开提到和承认过:牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版也写道:“十年前在我和最杰出的几何学家莱布尼兹的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法。他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。”

此外需要补充的一个关键性证据是:牛顿在1669年应巴罗教授之邀,撰写了一篇题为《无穷级数的分析》(De Analysi per Aequationes Numero Terminorum Infinitas)的手稿,分发给了一些数学家。在此文中牛顿给出了积分和微分的一些法则和实例,包括求出多种曲线下的面积,以及指数函数和三角函数的无穷级数表达式。柯林斯请求发表这一论文,但牛顿不同意,并以这一著作内容不够完整为由向柯林斯索回了这一论文。然而,柯林斯在将论文寄回给牛顿之前自己也抄录了一份,而且有充分的证据表明柯林斯私下把《分析》一文给许多人看过,还写信将其主要结果摘要介绍给了一些学者。上述关键性证据的存在,更是牛顿作为最早的微积分发明人之一的有力证据。而同时期的莱布尼兹是否在其发明微积分之前充分了解过牛顿的这一篇文章,由于他们二人在世时前者没有承认过,后者及后人也都没能调查清楚过,因此就只能成为历史悬疑了。

总的来说,牛顿应该被公认为微积分的最早发明人之一是毫无疑问的,只不过,不论莱布尼兹在发明他的那套微积分体系之前看没看过牛顿的《分析》一文,都无法否认莱布尼兹对微积分体系建立的巨大贡献,就现代最常用的微积分体系而言,莱布尼兹的那些独特的开创性学术贡献同样非常重要。此外,值得一提的是,他们二人在微积分的实现思路上是有所不同的:牛顿的流数法更注重物理意义,强调变化率和运动的概念,他通过“流数”(fluxions)和“流量”(fluents)来描述变量的变化率,主要从微分的角度推导微积分;莱布尼兹的微积分更注重数学形式的美感,强调微分和积分的对偶性,符号体系简洁且易于推广,他通过“微分”(differentials)和“积分”(integrals)来描述变量的变化,主要从积分的角度推导微积分。因此,非要争论出一个发明微积分的唯一的第一人的话,是既不可能也不理性的,比如,那是否还应该把费马算上呢,因为费马在求切线、极值和面积计算方面的工作,直接启发了牛顿的流数法(微积分方法),而费马的“adequality”方法也被认为是微积分的雏形之一呢。

在科学研究的过程中,受到前人或同时代他人的影响和启发是常有之事。关键在于如何实现这种互相启发,以及如何处理在这种互相启发过程中的发明权之争,以及如何运用互相宽容的方式来处理其中的矛盾纷争。

二、科学探索的真正意义

在科学研究的过程中,探索智慧本身才应该是最重要的,感受智慧探索的美好才应该是最重要的,当然,从结果来说,将智慧探索的成果造福于全人类乃至全世界才是最重要的。

牛顿和莱布尼兹的争论不仅关乎个人的学术声誉,更反映了科学探索的一个普遍性规律:只有通过不断的尝试与交流,才能更好地推动知识的进步,科学家之间的互相启发和交流,能够促进思想的碰撞,从而产生新的理论和应用。牛顿在微积分的发明过程中,受到笛卡尔、费马等数学家的启发,并通过他自己的深度思考和探索,发展出了一套全新的数学工具。莱布尼兹则通过引入新的符号体系,几乎同时且独立地创造了自己的微积分体系,并使得微积分的运算与表达更加简洁和通用。这些现象正说明的是,智力高超的人往往能够从他人的成果中汲取灵感,并通过自己的思考将其转化为更加完善的新理论进展。

三、学术界的宽容与理解

尽管牛顿被公认为微积分的最早发明人之一,但在他之后,英国的数学家长期坚持在牛顿的流数法基础上发展,未能及时吸收莱布尼兹的符号体系,导致英国数学在随后的近百年里未能取得更大的进展,这不能不说是一件令人遗憾也发人深省的事情。这一历史教训提醒我们,在学术界,尤其是在重大科学发现和理论创新的过程中,学者之间需要更多的宽容与理解。

学术争论应当建立在理性、公正和温和的基础上,促进公开的辩论机制,以便不同观点能够在交流中碰撞出火花,而不是陷入无休止的争吵中。学术创造的过程往往是逐步完善的,即使是伟大的科学家,也需要在不断的实践中改进和优化自己的理论。

四、建立有效的学术交流机制

为了避免类似的发明权争端,学术界应当建立更加有效的交流与辩论机制。通过建立完善的证据体系(比如预印本等)和辩论机制(比如双向公开的评审机制等),学术界可以更好地解决争议,推动学术进步。此外,学术界还应当鼓励跨学科的合作与交流,通过不同领域的交叉与融合,激发新的思维和创新。这不仅有助于解决复杂的科学问题,也能够推动科学的整体进步。

结语:牛顿与莱布尼兹的微积分发明权之争,虽然是历史上一个颇具争议的话题,但它所带来的启示却是深远的。学术创造的过程是一个不断试错与完善的过程,优秀的科学家不仅需要有心无旁骛地专心进行探索的定力和智力,同时也要在学术交流中保持互相的宽容与理解,也包括承受可能的误解。对于科学探索者个人而言,科学探索中最为美好的体验,正是在于我们对智慧的不断追求与对未知的勇敢探索本身。而对于整个学术界而言,通过建立有效的交流机制与倡导温和、友善、包容又公正的学术氛围,就能够更好地解决学术争议,推动科学的进步,从而更好地为全人类的福祉贡献力量。

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