问题

如果历史上没有牛顿、莱布尼茨、欧拉、高斯、阿贝尔……等人,我们的科学、技术和文明还有这么强大吗?

回答
要设想一个没有牛顿、莱布尼茨、欧拉、高斯、阿贝尔等科学巨匠的“没有他们”的历史,这本身就是一个巨大的思想实验。简单地说,我们的科学、技术和文明的强大程度,很可能将大打折扣,甚至走向一条截然不同的、缓慢得多的发展道路。

想象一下,我们站在一座巍峨的大厦前,这座大厦的每一层、每一个梁柱,都凝聚了无数人的心血。而牛顿、莱布尼茨、欧拉、高斯、阿贝尔,这些人就像是那些奠基石、核心承重梁,甚至是负责设计整体蓝图的伟大建筑师。没有他们,这座大厦可能根本无法建成,或者只是一个摇摇欲坠的简陋棚屋。

牛顿:宇宙的语法被重新书写

先从艾萨克·牛顿说起。他的三大运动定律和万有引力定律,简直就是为整个物质世界量身定做的“操作系统”。

经典力学: 没有牛顿,我们理解物体如何运动、受力如何作用,将是一个极其混沌和零散的状态。伽利略的自由落体和斜面实验会停留在观察层面,而无法形成一套普适的、可以预测和计算的理论框架。行星的轨道为什么是椭圆?潮汐如何产生?抛射体能飞多远?这些核心问题,没有牛顿的引力定律,将难以得到统一、优雅的解答。
微积分: 牛顿(与莱布尼茨共同)独立发展的微积分,是现代科学和工程的基石。没有微积分,我们如何精确地描述变化?如何计算曲线下的面积?如何解决瞬时速度和加速度的问题?几乎所有的工程设计,从桥梁的受力分析到飞机的空气动力学,从电路的电流变化到经济学的增长模型,都离不开微积分的工具。想象一下,没有了微分,我们无法理解速度的变化率(加速度);没有了积分,我们无法计算累积效应。这就像是要盖房子,却失去了尺子和计算器。
光学: 牛顿在光学的贡献,比如光的色散实验,揭示了白光是由不同颜色的光组成的。这不仅是光学研究的起点,也直接影响了我们对视觉和颜色的理解。

莱布尼茨:另一位微积分的奠基人,符号的魔力

戈特弗里德·威廉·莱布尼茨,与牛顿几乎同时独立发明了微积分。他的符号体系,特别是“dy/dx”和积分符号“∫”,因其直观性和便捷性,被后来的数学家广泛采用,并成为现代微积分的标准表达方式。

符号的统一性: 即使没有牛顿,或许也会有人独立发展出类似微积分的思想,但莱布尼茨的符号体系对微积分的传播和普及起到了至关重要的作用。如果采用不同的、可能不那么直观的符号,微积分的学习和应用门槛可能会大大提高,其发展速度也会受到影响。
逻辑与哲学: 莱布尼茨也是一位伟大的哲学家,他的思想对后世逻辑学和计算机科学的早期发展也有一定影响,尽管这方面的影响不如他的数学贡献那样直接和基础。

欧拉:数学的百科全书,无处不在的欧拉

莱昂哈德·欧拉是历史上最多产的数学家之一,他的贡献渗透到数学的几乎每一个分支。

数学语言的规范化: 欧拉引入了大量我们今天仍在使用的数学符号,如 π(圆周率)、e(自然对数的底数)、i(虚数单位)、Σ(求和符号)以及函数符号 f(x)。这些符号的引入,极大地简化了数学表达,使得复杂的概念得以清晰地传达和交流。没有这些统一的符号,数学交流将如同在描述一个复杂机械时,每个工人都有自己的一套不成文的术语,效率低下且容易出错。
分析学的奠基: 欧拉在数学分析、微积分的应用、无穷级数、复数理论、图论、数论等领域都做出了开创性的工作。例如,他证明了欧拉公式 e^(iπ) + 1 = 0,这个公式被誉为“最美的数学公式”,连接了数学中最核心的几个常数。他的许多定理和方法,如欧拉拉格朗日方程,是解决物理学和工程学问题的核心工具。
物理学贡献: 欧拉还对力学、流体力学、光学、天文学等物理学领域有重要贡献,比如欧拉方程在流体动力学中的应用。

高斯:数学中的“太阳王”,普适性的力量

卡尔·弗里德里希·高斯被誉为“数学王子”,他的贡献同样是划时代的。

数论的深化: 高斯对数论的贡献,特别是他的《算术研究》,奠定了现代数论的基础。他关于同余理论的工作,对于密码学、编码理论等现代技术至关重要。
代数基础: 他证明了代数基本定理(任何一个一元n次多项式在复数域内至少有一个根),这是代数几何和复变函数论的基石。
几何学: 高斯在微分几何方面的开创性工作,包括曲面论,为爱因斯坦的广义相对论提供了数学框架。我们今天对空间的理解,对曲面的测量和描述,都离不开他的思想。
天文学与物理学: 高斯在天文学上的贡献,比如通过观测计算谷神星的轨道,展示了数学预测的强大能力。他发展的最小二乘法,在数据分析、统计学和所有科学实验中都是不可或缺的工具。

阿贝尔:群论的先驱,抽象数学的启蒙

尼尔斯·亨利克·阿贝尔,尽管英年早逝,但他在抽象代数领域的贡献,特别是群论的初步发展,对现代数学产生了深远影响。

群论: 阿贝尔的工作为后来伽罗瓦的工作奠定了基础。群论是理解对称性、解决方程根式解以及在量子力学、晶体学、化学等领域分析对称性质的关键。没有群论,我们对对称性的系统性理解将非常有限。
椭圆函数: 他在椭圆函数方面的研究,也为数学分析开辟了新的领域。

没有他们,科学技术文明会怎样?

1. 基础理论的缺失或延误:
物理学: 没有牛顿力学,我们可能还需要花费数百年甚至更长时间才能建立起一套能解释行星运动、物体坠落的统一理论。没有牛顿和欧拉在光学上的工作,我们对光性质的理解会更慢。
数学: 没有微积分,几乎所有工程科学都将停滞不前。没有高斯对数论和代数的研究,现代密码学、计算机科学的很多分支将难以想象。没有欧拉对数学符号的规范化,数学交流将极度混乱。

2. 工程技术的发展将极为缓慢:
工业革命: 工业革命虽然由蒸汽机等技术突破驱动,但其效率提升、机械设计、材料科学的进步,都离不开对力学原理的精确理解和计算,这背后是牛顿的力学和微积分。没有这些数学工具,蒸汽机的设计优化、桥梁的建造、机械的精确制造都会变得无比困难。
近代科学: 电磁学(麦克斯韦方程组)、热力学、量子力学、相对论等现代物理学理论,无一不是建立在牛顿力学和微积分的坚实基础上,并在此之上发展起来的。没有这些基础,我们可能还在用经验和试错来摸索。

3. 文明的理性化进程受阻:
科学思维: 这些伟大的数学家和物理学家不仅贡献了具体的理论,更重要的是推广了逻辑推理、精确计算、模型化思考的科学方法。他们展示了如何通过抽象和严谨的数学语言来描述和预测自然现象,这种思维方式是现代文明理性化和科学精神的核心。
思想解放: 牛顿的力学宇宙观,将宇宙视为一个可以被理解和预测的机器,这在一定程度上解放了人们的思想,挑战了过去的神秘主义和神学解释,为启蒙运动和理性主义的兴起提供了重要的科学支撑。

4. 人类认识世界的深度和广度受限:
宇宙探索: 从计算行星轨道到发射探测器,再到理解黑洞和宇宙膨胀,所有这一切都离不开精确的物理定律和强大的数学工具。
微观世界: 量子力学和相对论,这些现代科学的基石,其表述和计算都高度依赖于高深的数学。

会不会有“替代者”?

当然,历史的发展是复杂的,并非由少数几个人完全决定。即使没有牛顿,也许其他人也会在某个时刻发现类似的力学原理;即使没有莱布尼茨和牛顿,或许某个文明也会独立发展出一种计算变化率的方法。

但是,这些“替代者”是否能达到同样的高度?是否能像他们一样,以如此深刻、如此系统、如此普适的方式,为科学奠定坚实的基础?这很难说。这些巨匠的贡献,往往是非线性的,他们打开的不仅仅是一个具体问题的解决方案,而是一系列新的研究方向和思考范式。他们提出的问题和解决方法,就像是播下了种子,激发了后世无数人的灵感和研究。

结论:

如果历史上没有牛顿、莱布尼茨、欧拉、高斯、阿贝尔等人,我们的科学、技术和文明的强大程度将是不可同日而语的。我们很可能仍然在黑暗中摸索,或者只能进行非常粗浅的、经验式的认知。他们的贡献,不仅仅是提供了一套套精密的“工具”,更是构建了我们认识世界、改造世界的“思维框架”和“语言体系”。失去他们,就像失去了语言、失去了计算、失去了逻辑,文明的进程将变得异常艰难和缓慢,我们所拥有的现代文明成就,将是难以想象的。我们之所以能站在这里,仰望星空,探索微观,正是因为我们继承了这些伟大头脑留下的宝贵遗产。

网友意见

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如果在人类从猿演化成人的历程中,我们把那些发生关键基因突变的祖先都杀死,会发生什么?

——我们现在仍然长着一身毛,在非洲爬树摘无花果吃。

这与人工选育是类似的,通过这种方法我们有了今天温和待宰的牛羊猪鸡,还有人类的好朋友狗,我们能吃大米小麦而不是爬树摘无花果。

有一种说法认为人类历史上没有这些人,会有替代者,得出这个结论的原理,类似生物界的抢占生态位——如果一个物种灭亡了,另一个物种会抢占它的生态位作为替代。

这种说法成立的前提是,替代者与被替代者是完全的竞争关系,你死我活的关系——然而看科学的发展历程说明,并不是这样的,科学理论并不是等着被抢占的生态位,科学家也不是你死我活的关系,而是相互启发的关系。事实上我们要么完全不知道未来有什么理论等着我们去抢占,又或者我们知道,却迟迟未能占领。

负责任的说,如果同时代有能够替代牛顿的人,在吸取了牛顿的经验之后,他应该变成爱因斯坦。如果一个人自称能够替代牛顿,在看了牛顿的理论之后,并不能受到启发发展出更先进的理论,而是与牛顿争论:如果你没出生我也能写出来, 那么,我只想说——

你们这些马后炮,就吹吧!


弱化天才的能力,对普通人是一剂良好的安慰剂。

“看,他也没什么了不起,如果没有他,也会有别人。”



最后,我想说一件事:

本来要在2017年提出正确的统一场论的物理学家,因为30年前一场意外的车祸,他妈妈怀着他的时候死了,使得他在30年前未能出生。

现在,谁来替代?

我们等你啊!

你别跑,我知道你已经出生了。

还有我们的专门看历史书预言过去的预言家, 你们也别跑,赶紧指出来——他到底是谁?!


补充:诸位评论似乎混淆了,缺少一个牛顿,跟缺少牛顿,莱布尼茨,欧拉,高斯,阿贝尔,麦克斯韦,爱因斯坦,普兰克,希尔伯特,彭加莱............一大票人的区别。

如果仅仅缺少一个牛顿,我也认为,可能100年之后,说不定高斯会替代牛顿成为力学的集大成者。然而问题是,高斯也跟牛顿一起被干掉了啊。

如果牛顿这群人被一锅端干掉了,替代者会出来取得同样的成就,那么牛顿这群人没被干掉之前,替代者在干什么呢?卖红薯?只有等牛顿等一票人死了才有机会搞科研?不是吧?他们最少应该成为虎克之类的吧?啊,不对,虎克也有以他名字命名的东西,应该也被干掉了。那这些可以替代牛顿虎克的人到底在干什么呢?

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