希爾伯特還是非常有名的數學伯樂,在他所執教的哥廷根大學,流傳著不少關於他扶植數學新人的軼事。
有一天,他班上的一名旁聽生寄給了他一篇數學論文,這篇論文寫得既有深度,又有力度,對不少數學問題都提出了自己的真知灼見,並對新世紀的數學去向提出了自己的看法,希爾伯特看後拍案叫絕。
這篇論文的作者,就是從東歐來的猶太人雅可布·格羅美,格羅美本來一門心思想當教士,按照當地的風俗,新的教士必須同老教士的女兒結婚才行。
不幸的是,格羅美得了一種怪病,叫做肢端肥大症,手和腿都嚴重畸形,老教士的女兒一看到這種情形,便死活不願同他結婚,他當教士的美夢像肥皂泡一樣地破滅了。
格羅美並沒有被不公正的命運所打倒,他開始發奮,半路出家學起了數學,他沒想到,因為他是半路出家的,他沒有資格得到博士學位。
閱讀完格羅美的論文後,希爾伯特覺得這是一塊未經雕琢的璞玉,在數學方麵這是一個難得的好苗子,他決心為格羅美爭取到博士學位。
在評定職稱的教授聯席會議上,絕大多數人都不同意授予格羅美博士學位,希爾伯特據理力爭終於使教授們不得不破例授給格羅美以博士學位。
對於那些才華橫溢、有真才實學的青年,希爾伯特也敢於衝破世俗的偏見,大膽地加以提拔和任用。
1915年,哥廷根來了一位“洗衣婦一般”的女人,她就是愛米·納脫。納脫雖然貌不驚人,但才華過人,對某些學科擁有相當可觀的知識。
希爾伯特決定大膽任用她,讓她留在哥廷根當講師,輔助相對論的研究工作。
但是,在當時的德國,女性處於受歧視的地位,沒有哪一所大學準許女性上講台授課。所以,希爾伯特的建議,遭到了教授們的一致反對。
他們說:“當我們的士兵從戰場上回到大學,發現他們將在一個女人的石榴裙下學習,他們會怎樣想呢?”
希爾伯特直接了當地予以駁斥:“我不認為候選人的性別是不能讓她當講師的理由,大學校園畢竟不是一個澡堂子。”
但當時的頑固勢力占據了上風,希爾伯特隻好以自己的名義開設一些課程讓納脫去主講。後來,納脫成為一位優秀的數學家。
由於希爾伯特,哥廷根播下的數學種子到處開花結果。到1930年,68歲的希爾伯特從他擔任了35年的哥廷根教授的職位上光榮退休時,培養的學生已達上千人,其中著名的數學家、物理學家就有幾十名之多,有的在後來還獲得了諾貝爾獎金。
希爾伯特在世的時候,正好遭遇了兩次世界大戰,他實在搞不清楚人類為什麼要有戰爭和殺戮,但是,他對戰爭又無力阻止。
他用自己的一言一行充分體現了他一生的最高準則,那就是絕對的正直和誠實。他拒絕在當時德國政府發布的所謂“告文明世界書”上簽字,當時沒有簽字的大科學家隻有兩位,一個是愛因斯坦,另一個就是他,因為那份“告文明世界書”是想讓知名的科學家在上麵簽名來支持德國所發動的侵略戰爭的。
希爾伯特把自己的一生都獻給了他所熱愛著的數學事業,他追求確立數學的相容性,追求純粹數學演繹過程的無矛盾性,成為數學發展中上形式主義流派的創始人。
1943年2月14日,81歲的希爾伯特在哥廷根的街道上摔倒,把手給摔斷了,接著又引起了並發症。一代數學巨人,就這樣永遠地離開了這個精彩而又無奈的人世間。
但是,希爾伯特的精神是不會死的,它將永遠引導數學繼往開來,不斷走向更大的成功。
這種精神,不光鐫刻在哥廷根希爾伯特墓地的石碑上,而且將永遠回蕩在全世界每一個數學工作者的心靈深處:
我們必須知道,
我們必將知道。
二、新世紀的物理學
再說20世紀的初期,物理學界發生了兩場史無前例的革命,一場革命是我們下章將要講到的愛因斯坦相對論,另一場同樣偉大、同樣重要的革命是建立了量子力學。
這兩場革命的對象都是以牛頓為代表的經典物理學。
當時,牛頓力學已發展到登峰造極的地步,被現為“完美無缺的理論”和科學真理的頂峰。有不少科學家根據牛頓力學原理,成功地研究了剛體、流體、彈性體的運動規律,創立了力學的一些新分支,如剛體力學、流體力學、彈性力學等。
天文學家則運用牛頓力學的原理,正確地計算了哈雷彗星的回歸時間,並發現了海王星……科學界的許多人都帶著滿足的神情和雨後的笑容,躺在牛頓所栽種的這棵大樹下,一邊乘涼,一邊手裏做著自己的活兒。
而德國柏林大學物理學教授馬克斯·普朗克卻沒有躺在牛頓所早已安排好了的睡床上,做著天上掉下個金元寶之類的美夢。
因為他非常明顯地看到,在牛頓的經典物理學上空,有兩朵真實的烏雲,這是他不能不目睹的一個活生生的事實,一朵是光速不變和以太被否定,另一朵就是在研究黑體輻射過程中所產生的“紫外災難”。
於是,普朗克首先舉起了背叛牛頓的革命大旗。
他認真地研究了維恩所建立起來的黑體輻射能量按波長分布的公式,發現它隻在波長比較短、溫度比較低的時候才和實驗事實符合。
當時,英國物理學家瑞利(1842~1919)和物理學家金斯(1877~1946)從經典物理學的概念出發,認為能量是一種連續變化的物理量,建立在波長比較長、溫度比較高的時候和實驗事實比較符合的黑體輻射公式。
但是,普朗克通過大量的實驗,證明了瑞利—金斯公式的荒謬性。因為從瑞利—金斯公式推出,在短波區(紫外光區)隨著波長的變短,輻射強度可以無止境地增加,這和實驗數據相差十萬八千裏,是絕對不可能的。
1895年前後,普朗克教授開始研究黑體輻射問題。他多麼希望能夠把握維恩公式和瑞利—金斯公式有機地結合起來,從而驅散“紫外災難”這朵不祥的烏雲。
1900年,在新世紀的溫暖浩蕩的春風中,普朗克終於在茫茫的黑暗中找到了一線光明,他根據當時的精確翔實的實驗資料,找到了能夠製服“紫外災難”的一把金鑰匙,這就是著名的量子論。
這是一個與經典物理學的連續性觀念根本不同的假設,這是對牛頓力學的徹底的背叛。
普朗克為我們描述道:輻射能並不是像連續不斷的水流那樣從一個整體的孔射出來的,而是像機關槍裏射出的子彈那樣一束一束地發射出來(現在知道是作為一個個量子而發射出來的)。
物體在發射輻射和吸收輻射時,能量不是連續變化的,而是以一定數值的整數位跳躍式地變化。
正如物質由一個個原子組成,能量也是由一份份“能量原子”構成,普朗克教授把每一份能量叫“能量子”,簡稱“量子”。
他還進一步提出,量子是和頻率成正比的,量子等於頻率乘上一個常數,這個常數就叫普朗克常數。
普朗克同黑體輻射理論苦苦地搏鬥了六年之久,所付出的汗水、淚水和心血是常人所無法想象的,真所謂:都雲作者癡,誰解其中味?!
普朗克量子理論的提出,成功地解決了“紫外災難問題”,驅散了物理學上空的烏雲,成為經典物理學和現代物理學的分界線,人類從此大步跨入原子時代,普朗克也因為這項卓越的工作,而榮獲1918年諾貝爾物理學獎。
普朗克於1858年4月18日出生於德國基爾的一個書香門第之家。父親是基爾大學的法學教授,良好的家風和純正的學術空氣,使普朗克從小就培養出了一種百折不撓的性格和誠實、自信、力求上進的品質。
在上中學的時候,普朗克幸運地遇到了一位優秀的物理老師,這位老師采用了啟發式的教學方式,由淺入深,循序漸進地把學生們引入了神奇而美麗的物理學殿堂,使他對物理學產生了濃厚的興趣。
中學畢業以後,他又先後就讀於慕尼黑大學和柏林大學,從師於名家亥姆霍茲和基爾霍夫,學術上進步很快,21歲的時候,就獲得了物理學博士學位,後來,又應聘擔任柏林大學理論物理研究所所長。
普朗克一生信仰上帝,始終認為上帝是無所不在,無所不能的,神的力量和自然規律的力量是相同的。
普朗克在物理學界享有崇高的威望,但是他並沒有因此而趾高氣揚,堅決反對有人把他稱為“帝國的科學首相”。
他像許多優秀的科學家那樣,對納粹政權迫害猶太人和發動法西斯式的侵略戰爭進行堅決的鬥爭,他甚至去找“殺人魔王”希特勒,試圖利用自己的影響,阻止他對別國的踐踏,卻被這位“元首”下了逐客令。
普朗克的世界觀比較保守,性格比較內向,在柏林戰爭的那些腥風血雨的日子裏,死神睜著一雙充血的眼睛隨時都在瞪視著他。
他的家被炸彈夷為平地,他的堪稱無價之寶的手稿、藏書以及日記被罪惡的戰火燒成灰燼,然而他卻無力回天,隻能成天唉聲歎氣,為整個人類的命運而歎息,也為人類的文明而歎息。