如果要研究天才与遗传和环境的关系,伯努利家族可以说是一个典型的例子
说明天才的出现其决定因素是先天,而不是后天;但是要没有合适的条件或一些
然的幸运事件,天才也许就会枯萎。在17世纪到8世纪,伯努利一家三代出现
8位著名的数学家。据记载说这个家族到现在还拥有庞大的后裔,在20世纪60年
代统计时达120人之多,他们当中的大部分人从事学术性研究,不少人卓有成就
在这个家族里第一个成为数学家的就是
可布·伯努利(1654-1705)。这个家族信奉新
教,为躲避天主教徒的屠杀于1583年从比利
的安特卫普逃到瑞士。到了雅可布的父亲老尼
古拉(1623-1708)时,这个家族已经成了
个富商之家。老尼古拉有三个儿子,雅可市是老
大。父亲希望儿子们继承祖业,继续经离在
个时代,从事科学研究或数学研究被认为不
务正业,而且很难求得温饱,更谈不上富裕了
但奇怪的事发生了,这三个儿子居然都没有
承父意去经商,三个人中有两个成了数学家
瑞士数学家雅可布·伯努利
有老二尼古拉取得的是法学最高学位,但最
他也转向了数学,不过没有像哥哥和弟弟那样取
得杰出成就,所以一般没有把他列入伯努利家族
八大数学家里去。
雅可布从1687年直到逝世,都在巴塞尔大学任数学教授,他在解析几何、概率论和变分法等领域作出了重大贡献。他的座右铭是:“我违背父亲的意愿,研究群星。”这是他对父亲徒劳地阻挠他研究数学和天文学的一个讽刺性的纪念。要是他的父亲阻挠得逞,他就会成为一个成功的商人而不为后人所知,整个伯努利数学家族也许就不会存在。
雅可布的贡献我们这儿不多讲,因为那些数学知识太专业,不是专业人士不太容易弄懂,我们这儿只讲他晚年时的一个有趣的发现,而且因为这个发现引出了墓志铭的故事。
我们在日常生活中,也许会注意到螺旋线无处不在,例如螺丝贝壳,牵牛花的,DNA的螺旋结构等等。在山西太原西南郊晋祠圣母殿前有一棵古柏,呈螺旋式生长、上升,因此取名为“螺旋柏”。无独有偶,在北京国子监街孔庙(现首都博物馆)也有一棵呈螺旋状树干的古树。这种现象引起了科学家的关注。生物学家安利·丢罗歇(1776-1847)在19世纪用显微镜观察植物时发现,植物的生长形式是一种螺旋运动。他的这一发现曾经有一个时期被大多数科学家取笑,但随着科学的发展和人类视野的不断扩大,现在人们已经普遍认识到,螺旋构造不仅存在于生物界,而且在天文、物理、气象、遗传等众多自然科学领域里,都存在着螺旋结构,连银河系和宇宙的构造,也少不了螺旋结构。
雅可布是一位数学家,他是首先从数学角度关注大自然螺旋结构的学者之一
我们也许可以设想,最先引起他注意的是鹦鹉螺贝壳美丽的条纹。贝壳以及它的石以千姿百态的螺旋造型、五光十色的纹路和颜色,以独特的魅力吸引人的关往,并且给人以美的享受和无穷的想像空间。雅可布认为,美的东西一定有数学内函在支撑。随着他的关注和思索,他惊讶地发现,这种美丽的螺线不仅在鹦鹉现贝壳上有,而且在延命菊头状花序(正反两组)、向日葵种子的排列、牵牛花嫩剪以及松果的鳞片、菠萝瘤状物中,甚至在象的牙齿、羚羊的角、金丝雀的脚爪里,都可以看到这种螺旋线。
在作了深入的数学研究后,他
发现了这种螺线的“极坐标”方程
p=e。由这一方程绘出的螺线在数
被称为“对数螺线”,也称之为“等
线”。雅可布还发现,对数螺线在各种变
下有许多不变的性质。总之,对数螺线
丽的条纹和不变的一些性质,让雅可布
得造化之神奇,实在令人赞叹!于是他
像阿基米德一样,立下遗嘱,要求把一正一反的两条对数螺线刻在自己的墓碑上,并刻上一句铭文:
纵使变化,依然故我。
雅可布的这一遗愿后来实现了,现在我们可以在他的墓碑上看到一对美丽奇妙的对数螺线和这一句铭文