“直角三角形中,两条直角边长度的平方之和,等于斜边长度的平方。”
这是连小学生都知道的勾股定律,又叫毕达哥拉斯定理。在这个定理中,一个等号放在两种数量之间,让它们建立了联系。等号,是定理中最重要的一环。人类科学体系中的每一个等号,都曾经是指引人类在黑暗世界中前行的一盏灯。发现一个定理、定律、定则、规律和方程,就意味着在原本看似不相关的两件事之间找到了相关,就像是在汪洋上分离的小岛之间架起了桥梁,就像是在摸索前进的泥泞之路上照亮了下一步。
在小学生的作业本上,一排排的等号等待着孩子们的思考,这些等号都是曾经帮助过我们的烛火。在科学论文里,每一个等号都勇敢地把整个人类文明向前推动了一小步,这些等号是当下正在帮助我们的微光。在《改变世界的17个方程》这本书里,作者伊恩·斯图尔特带着我们回忆了人类历史上最重要的17个等号。有些等号建立了数量和空间的基本关系,有些等号教会我们用更多的维度看待世界的变化,有些等号指示给我们通往未来生活的路径。17个等号,就是人类一路走来的17个地标、17座丰碑和17盏灯。
我尤其喜欢的两盏灯是毕达哥拉斯定理和万有引力定律。
毕达哥拉斯定理中的等号连接起来的这个方程本身,是数量关系的精确表达。而这个方程成立的条件,即直角三角形,又是空间位置关系的严格表述。你看,一个等号连接起来的不仅仅是两种数值。毕达哥拉斯定理中的这个等号更是将几何学与代数学联系在一起,降数量关系与空间位置关系联系到一起。因为毕达哥拉斯定理的发现,我们才可以荣耀地给出数学这门学科的定义:数学是研究空间位置关系和数量关系的科学。
即便我们在生活中见到的大部分三角形都不是直角三角形,但是没关系,任何一个三角形都可以看成是两个直角三角形拼起来的结果。所以毕达哥拉斯定理结合上三角形的组合,可以解决三角测量的大部分问题。在这些探索的基础上,笛卡尔才能提出平面直角坐标系,整个几何学和代数学的大厦得意在如此牢固的地基之上越长越高。
万有引力定律将引力联系上质量和距离,也仅仅联系着质量和距离。这就意味着,除了质量和距离之外,其他任何信息都不会对引力产生影响。如果把太阳替换成同等质量的黑洞,地球的运动状态不会发生任何改变。用来计算苹果落地的方程和用来计算哈雷彗星的方程完全一致。我们一点也不在乎这件东西包含着果肉还是冰块,我们可以用一个方程描述宇宙中一切事物之间的引力,这就是所谓的万有引力。在万有引力定律面前,事物的用途、价值和它所经历的故事不再重要,在宇宙间真正能超越宏观距离的普遍存在的引力,只和物体本身的质量有关。你看,一个等号不仅联系起来几个物理参数,还像聚光灯一样帮我们暂时排除掉其余一切不那么重要的外物。
读《改变世界的17个方程》这本书,最享受的是跟随作者对历史脉络的梳理,用现代人的眼光看一看这些等号曾经怎样推动了人类的前行。作为读者,我就想携带着17件高级装备的时空穿越者,在历史中畅行和反思。
最后,本书的译者劳佳精研英语和法语翻译,以自由译者身份出版了十多部译著,经验老道,值得信赖。劳佳的译文流畅、精确、优美,给科普书的阅读体验增色不少。
文/高爽
编辑/韩世容