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那个被父亲偷走命运的人:丹尼尔·伯努利

谁动了我的书稿故事要从一起盗窃案讲起。这不是普通的入室抢劫,也没有蒙面大盗。作案工具是一支鹅毛笔和一家印刷厂。受害者叫丹

谁动了我的书稿

故事要从一起盗窃案讲起。

这不是普通的入室抢劫,也没有蒙面大盗。作案工具是一支鹅毛笔和一家印刷厂。受害者叫丹尼尔·伯努利,就在他要把自己呕心沥血写成的杰作《流体动力学》捧给世界看的时候,他发现市面上突然多了一本书。

那本书叫《水力学》。作者署名:约翰·伯努利。

约翰·伯努利不是别人,正是丹尼尔的亲生父亲。

你翻开这两本书,会发现里面的公式、结论、推导过程惊人地相似。更离奇的是,父亲那本书的出版日期印着“1732年”。丹尼尔的书是1738年出版的。从时间上看,似乎是儿子抄袭了父亲。

只有极少数人知道真相。父亲的那本书,虽然封面上印着1732年,但实际上是在1739年之后才匆忙印刷出来的。老头子为了抢夺“流体力学之父”的头衔,竟然伪造了出版日期,剽窃了亲儿子的手稿,还反咬一口。

这是历史上丑陋的一幕。丹尼尔·伯努利,就是在这个充满矛盾和算计的院子里长大的。

不要成为数学家

1700年2月8日,丹尼尔出生在荷兰的格罗宁根。那时候,他父亲约翰·伯努利正忙着和自己的亲哥哥雅各布·伯努利扯皮。

这两兄弟都是天才。雅各布是当时欧洲数一数二的数学家,约翰则紧随其后。他们通过信件互相辱骂,在学术期刊上互相出题刁难。雅各布骂约翰是“自以为是的学生”,约翰骂雅各布是“才思枯竭的老古董”。

小丹尼尔就在这种氛围下学会了说话。家里餐桌上的话题不是邻里八卦,而是最速降线问题和悬链线方程。

丹尼尔5岁那年,全家搬回了瑞士巴塞尔。原因是由于一场学术争端,加上约翰脾气太臭,他们在荷兰待不下去了。回到巴塞尔,约翰接替了刚去世的哥哥雅各布的数学教授职位——老头子虽然恨哥哥,但接手哥哥的薪水和地位倒是毫不手软。

对于小丹尼尔,约翰的态度很明确:不许学数学。

这听起来很荒谬。一个欧洲顶级的数学家族,居然禁止后代学数学?

约翰的理由很现实:数学赚不到钱。你看看你大伯,再看看我,我们虽然有名,但我们要养家糊口。去做生意吧,去当个商人。

丹尼尔是个听话的孩子,至少表面上是。他被塞进了一家商行当学徒。但他很快发现自己对账本上的数字没兴趣,他对数字背后的规律感兴趣。

他在柜台后面偷偷看书。不是商业指南,而是微积分。他父亲很快发现了。约翰暴跳如雷,他不需要一个在柜台后面算级数的儿子,他需要一个能把香料和布匹卖出高价的精明商人。

父子俩达成了妥协。丹尼尔可以不上班,但必须去学医。当医生体面,收入高,而且实在。

丹尼尔答应了。但他耍了个心眼:学医需要懂生理学,生理学涉及血液流动,血液流动也是一种物理运动,既然是运动,那就需要力学。

他绕了一个大圈子,打着学医的幌子,实际上是在用人体做实验场,研究他最痴迷的东西:力学。

1721年,21岁的丹尼尔要毕业了。他的博士论文题目是关于呼吸力学的。他试图用机械原理解释肺部是如何工作的。在答辩现场,他列出了一堆方程。

此时的约翰·伯努利看着台上的儿子,心情复杂。他一方面看到儿子确实有才华,另一方面,一种阴暗的念头开始滋生:这小子,好像比我强。

北方来信

毕业后的丹尼尔失业了。他在巴塞尔申请了解剖学教授的职位,被拒了。他又申请了植物学教授,还是被拒了。运气似乎不在他这边。

就在这时,一封来自东方的信改变了一切。

俄国的女沙皇凯瑟琳一世正在圣彼得堡建立皇家科学院。她需要人才,大量的人才。她不仅邀请了丹尼尔,还邀请了他的哥哥尼古拉。

这对于巴塞尔的年轻人来说,是天大的好事。圣彼得堡在当时是蛮荒之地,气候恶劣,语言不通。但那里给钱,而且给很多钱。

1725年,丹尼尔和尼古拉启程了。

到了圣彼得堡,丹尼尔才发现这里的条件比想象中还要艰苦。但这都不重要,因为这里有世界顶级的大佬。而且后来被称为“数学之神”的欧拉,不久后也加入了他们——那是丹尼尔向俄国推荐的老乡。

然而,悲剧发生得很突然。到达圣彼得堡仅仅八个月,哥哥尼古拉就因为发高烧去世了。

丹尼尔崩溃了。在这个冰天雪地的异国他乡,他唯一的亲人死了。他写信给父亲,说想回家。

约翰·伯努利的回信很冷淡:待在那儿。家里没位置给你。

丹尼尔不得不留下来。伴随着痛苦和孤独。在接下来的七年里,他把自己关在房间里,疯狂地工作。他和欧拉成了最好的搭档。他们研究振动弦,研究概率,当然,研究得最多的,是流体。

那根著名的管子

在圣彼得堡的实验室里,丹尼尔做了一个实验。

他在一根水管的侧面戳了一个小孔,插了一根细玻璃管进去。水在流动时,细玻璃管里的水位上升到了一个高度。这测量的是水的压强。

然后,他改变了水管的粗细。当水流经过狭窄的地方时,流速变快了。

直觉告诉我们,水流得越快,冲击力越大,压强应该越大才对。

但丹尼尔看到的现象恰恰相反。在水流速度快的地方,细玻璃管里的水位反而降低了。

流速快,压强小。流速慢,压强大。

这就是后来大名鼎鼎的“伯努利原理”。

这个发现是反直觉的。但现在来看,它解释了太多东西。为什么大风能掀翻屋顶?因为屋顶上方的空气流速快,压强小,屋内的空气流速慢,压强大,巨大的压力差直接把屋顶掀飞了。为什么飞机能飞?机翼上表面的空气流速比下表面快,产生的升力把几百吨的金属托举在空中。

丹尼尔不仅仅是发现了现象,他用数学公式把它固定了下来。他把能量守恒的思想引入了流体。他认为,流体拥有的能量是动能(速度)和势能(压力)的总和。如果速度增加了,为了保持总能量不变,压力就必须减小。

他在1733年完成了这些研究的草稿。他给这本书起名叫《流体动力学》(Hydrodynamica)。这个词是他造的,之前没人把“水”(Hydro)和“动力学”(Dynamics)拼在一起。

他迫不及待地想回巴塞尔,想让父亲看看他的成就。他天真地以为,父亲会为他感到骄傲。

门锁上了

1733年,丹尼尔终于受够了圣彼得堡的寒冷,辞职回到了巴塞尔。

他带着荣誉归来。他是圣彼得堡科学院的院士,他在欧洲学术界已经有了名气。

但迎接他的不是拥抱,而是冷脸。

事情的导火索发生在回国后的第一年。巴黎科学院搞了一个年度奖金竞赛,题目是关于天文学的。丹尼尔提交了一篇论文。约翰·伯努利,他那好胜的父亲,也提交了一篇。

巴黎科学院公布结果:双料冠军。丹尼尔和约翰并列获奖。

对于任何一个正常的父亲来说,这都是光宗耀祖的时刻。父子同台领奖,简直是佳话。

但约翰·伯努利不正常。他感到受到了奇耻大辱。他,伟大的约翰·伯努利,竟然被自己的儿子逼平了?那个他曾经想赶去经商的儿子?

当丹尼尔兴冲冲地回到家时,发现家门锁了。

父亲拒绝让他进门。理由很简单:他不能忍受在这个屋檐下还有一个能和他平起平坐的数学家。

丹尼尔被赶出了家门。

这还只是开始。丹尼尔在1734年就把《流体动力学》的手稿寄给了圣彼得堡的出版社,但由于当时印刷效率低下,加上编辑拖延,书迟迟没有印出来。

在这期间,丹尼尔犯了一个致命的错误:他把手稿的细节告诉了父亲。他依然渴望得到父亲的认可,或者至少是学术上的交流。

约翰不动声色地听着,心里却在打着算盘。他开始疯狂地写书。他不仅用了丹尼尔的想法,还用了他哥哥雅各布曾经的一些成果。他拼凑出了一本叫《水力学》(Hydraulica)的书。

1738年,丹尼尔的书终于出版了。这是一部划时代的巨著。

就在丹尼尔享受赞誉的时候,约翰出手了。

约翰的书在稍晚时候面世,但他在这本书的扉页上动了手脚,把出版日期印成了1732年。

约翰对外宣称:看看,我在1732年就搞出了这些东西。我儿子1738年的书,不过是抄袭我的残羹冷炙。

这一招太狠了。在那个信息闭塞的年代,白纸黑字的日期就是证据。

丹尼尔惊呆了。他知道父亲脾气坏,但他没想过父亲会卑鄙到这个地步。他试图辩解,但面对大名鼎鼎的父亲,他的声音显得很微弱。

甚至连他的好朋友欧拉,处于尴尬的中间位置,也不便过多插手家务事。

丹尼尔没有选择公开撕破脸。他选择了沉默。但他再也没有涉足流体力学。这场学术纠纷让丹尼尔心灰意冷,此后逐渐淡出流体力学领域,转向其他研究方向。他把那段才华横溢的岁月,连同那本书,一起埋葬了。

(需要注意的是:史学界对‘伪造出版日期’存在部分争议,部分研究认为约翰可能参考了丹尼尔的手稿但并非完全剽窃,约翰的《水力学》大量借鉴了丹尼尔的研究成果,且出版日期存在争议,引发了长期的学术纠纷)

除了物理,还有赌局

虽然离开了流体力学,但天才的大脑不会停止运转。丹尼尔把目光投向了另一个领域:风险。

他在圣彼得堡的时候,其实还思考过一个赌博问题,这就是著名的“圣彼得堡悖论”。

问题是这样的:

有一个扔硬币的游戏。连续投掷硬币,直到第一次出现 “正面” 为止,游戏结束。

如果第一次正面朝上,你赢2块钱,游戏结束。如果是反面,继续扔。第二次才掷出正面,赢4块钱。第三次才掷出正面,赢8块钱。以此类推,每次赢的钱翻倍。

我们要问的是:你愿意花多少钱来玩这个游戏?

从数学期望值来算,这个游戏的收益是无穷大的。因为你有1/2机会赢2块,1/4机会赢4块,1/8机会赢8块……加起来……等于无穷大。

根据概率论,期望收益= 每种结果的收益 × 对应概率之和,即:

既然收益无穷大,理性的赌徒应该愿意倾家荡产来玩。因为按照传统决策理论,只要期望收益>成本 C,就值得参与。

但实际上,没人愿意花大价钱玩这个。如果门票是1000块,你就不会玩了。因为你大概率只能赢几块钱。

数学计算和人的直觉出现了巨大的鸿沟。

丹尼尔给出了一个极其精彩的解释。他引入了一个概念:效用(Utility)。

他说,钱的价值,并不等同于它的面额。

对于一个乞丐来说,捡到10块钱,他的快乐(效用)可能非常大。但对于一个亿万富翁,10块钱的效用几乎为零。你拥有的钱越多,多一块钱带给你的满足感就越少。

丹尼尔不仅提出了这个概念,还用对数函数给出了公式。他把数学引入了经济学和心理学。两百年后,经济学家们还在用他的理论来分析股市和保险。

用数据对抗死神

到了晚年,丹尼尔·伯努利已经不想卷入任何争斗了。他回到了巴塞尔大学,安静地教书。他甚至真的当过植物学教授和解剖学教授,圆了年轻时的求职梦。

但他还在用数学解决问题。这次是关于天花。

18世纪,天花是绝症。当时有一种早期的接种技术(人痘),能预防天花,但有风险,接种的人有一定概率会死掉。

大家都在争吵:到底该不该推广接种?反对者说,接种会死人,这是谋杀。

丹尼尔没有参与道德辩论。他拿出了算盘。

他收集了大量的数据,建立了一个传染病模型。他计算出,如果不接种,虽然眼前安全,但长远来看,整个人口的平均寿命会被天花拉低多少。如果接种,虽然有短期死亡风险,但整个人口的平均寿命会延长3年。

这是人类历史上第一次用统计学来分析公共卫生政策。他告诉世人:在这个残酷的世界里,没有绝对的安全,只有概率的选择。

最后的宁静

1782年3月17日,丹尼尔·伯努利在巴塞尔去世,享年82岁。

他终身未婚。也许是原生家庭的阴影太重,让他对建立家庭这件事充满了恐惧。

在他死的时候,那场关于《流体动力学》的剽窃案,已经没有多少人提起了。历史是公正的,尽管迟到了很久。后来的科学家们通过比对稿件风格、推算时间线,彻底还原了真相。

约翰·伯努利的《水力学》现在被视为一本充满了抄袭痕迹的二流作品。而丹尼尔的《流体动力学》,被公认为经典中的经典。

丹尼尔赢了。他不需要像父亲那样去争抢头衔,不需要去伪造日期。他的影响足以说明一切。

他一生拿了10次巴黎科学院的大奖。但他最在意的,可能依然是那次和父亲并列的奖项,那个导致他被赶出家门的奖项。

在这个充满了天才、疯子、嫉妒和背叛的家族里,丹尼尔·伯努利是那个最正常、最温和,却也最耀眼的人。他证明了一件事:父亲可以偷走你的书,可以把你赶出家门,但无法偷走你的才华。

历史不会被虚假的日期蒙蔽。真理就像流体一样,无论你如何挤压它,它总会找到出口,喷涌而出。

免责提示:本文基于公开历史资料与技术文献整理,部分细节为叙事化演绎,仅供科普参考。