钞票上的著名科学家（下）

陈梅

11.“百算神童”高斯（1777～1855）

和欧拉类似，德国科学家高斯也在许多科学领域都有重大贡献。例如，在大地测量、电磁学与光学等领域的杰出成果。

高斯的绰号是“百算神童”，源于他年仅10岁时，就以闪电般的速度算出了老师要全班同学求解的题目“1+2+3+…+100=？”。

年仅16岁的高斯，就“凭直觉”先于其他数学家猜测出了素数定理；22岁就率先证明了代数基本定理。他24岁出版的传世之作《算术研究》一书，为数论开辟了一个新纪元。因为在几乎所有数学分支学科都有重大成果，所以高斯也被尊称为“数学王子”。在他辞世后不久，德国汉诺威公国的最后一个国王乔治五世，就敕令铸造了一枚直径7厘米的纪念章赠给高斯家族，上面写着“君王乔治向数学家之王致敬”。

1989年至2001年在德国流通的10马克纸币上，印有高斯的肖像和他的部分成果。

12.“万磁之王”奥斯特（1777～1851）

古代发现的“顿牟缀芥”的电现象和“磁石引针”的磁现象，使人们长期思考：电和磁究竟有没有联系？法国物理学家库仑认为：“电就是电，磁就是磁，它们之间不可能有联系。”

然而，在1731年的一次惊雷闪电之后，一名英国商人偶然发现他的一箱新刀叉竟然有了磁性。1751年，美国科学家富兰克林发现莱顿瓶放电后，附近的缝纫针也被磁化了……

“是电生的磁吗？”一直没有人能得出满意的答案。

1820年4月的一天晚上，丹麦物理学家奥斯特在哥本哈根给一些颇有教养的人讲“伽伐尼电”。当他在实验中无意识地扳动电源开关时，偶然发现一枚放在细长铂丝导线附近的小磁针轻微地晃动了一下……

这就是著名的“电流的磁效应”，简称“电生磁”——后来称为“电磁学第一定律”。

奥斯特在人类科学史上首次验证了电和磁有必然联系，是他长期寻找电和磁这两类自然界力之间联系的结果。这也是当今人们寻找宇宙间几种力统一的起点，所以“电生磁”的意义并不限于这一事件本身——辩证唯物主义认为，自然界的事物都是互相关联的，所以“电生磁”的发现在哲学上也有重要意义。

奥斯特因为发现“电生磁”而名声大噪：英法两国相继聘他为皇家学会会员或科学院院士……

1961～1970年，在丹麦发行的100克朗纸币上，有奥斯特的肖像与他发现电流磁效应的装置图。

13.“火车之父”斯蒂芬森（1781～1848）

2017年6月26日，速度可达400千米/小时的“中国标准”动车组“复兴”号，分别从京沪首发，上演了中国“高铁版”的“双城记”。

距今192年之前的1825年9月27日，载重90吨、速度为24千米/小时的机车（后人称为火车）“运动”号——世界上正式启用的第一列实用旅客列车，运载着450名旅客，也演出了“双城记”——从英国的达灵顿到斯托克顿。它的“导演”就是研制这台蒸汽机车的英国发明家斯蒂芬森。他此前于1813年研制的第一台火车头“布吕歇尔”号，在次年夏天成功地牵引了30吨的负载。

1829年，英国举行过一次从曼彻斯特到利物浦（这条铁路在1830年9月15日正式对外开放运营）的机车竞速比赛，斯蒂芬森和他的儿子研制的新机车“火箭”号以56千米/小时的速度获胜。在以后的10年中，他研制了12辆类似的火车头。随着铁路建设在英国、欧洲大陆和北美洲迅速展开，斯蒂芬森继续作为这种革命性的运输工具的主要指导者，解决许多铁道线路选线、铁路建设、桥梁设计、机车和车辆制造等问题，并在国内外许多铁路工程中担任顾问。1847～1848年，他担任了机械工程学会第一任主席。

虽然以电为动力的“复兴”号并不是蒸汽机车的翻版，但其肇始却是蒸汽机车。

令人难以置信的是，出生在伙夫之家、8岁下矿井打工、31岁被任命为采矿工程师的斯蒂芬森，直到18岁进夜校读书之前还是一个文盲（19岁才会写自己的名字）。斯蒂芬森从1810年著手研制蒸汽机车，1821年开始建造英国的第一条公用铁路（从达灵顿到斯托克顿），两年后建立了英国第一家机车厂，他也因此与前述对铁路运输的重大贡献被誉为“铁路之父”。英国工程师、科学家布鲁内尔在18世纪30年代提出了当今国际通用的4英尺8.5英寸（约合1435毫米）标准轨距。为什么要采用1435毫米？原因之一是为了纪念斯蒂芬森：前述“运动”号，就行驶在1435毫米轨距的铁路上。

在英国于1970年发行的E系列5英镑纸币背面，印有斯蒂芬森的肖像，以及“火箭”号的火车头。

14.“经典电动力学之父”法拉第

（1791～1867）

不管我们把当今的时代称为航天时代还是原子时代，但对日常生活来说，都没有称为电气时代更具有广泛性和概括性。

无论是对电磁学做出过巨大贡献的库仑、伏特、奥斯特，还是安培、楞次、欧姆等，在这个领域都无法与“英国电磁学双子星”法拉第与麦克斯韦相提并论。

出生贫寒、主要靠自学成才的法拉第数学较差，但擅长物理、化学实验的探索，所以被称为实验物理学家、实验化学家——两个电解定律以他的名字命名，诸如阳极、阴极、电极、离子等使用至今的通俗名词也是他首先提出来的。麦克斯韦则正好相反——多才多艺的“神童”，数学特好，擅长理论概括。1860年，29岁的麦克斯韦到伦敦皇家学院任教，随即特地拜访比他大40岁的法拉第。在这次永载史册的难忘会晤之后的1862、1864年，麦克斯韦分别发表了一篇论文，划时代地将纷繁杂乱的电磁现象、电磁场理论用简洁、对称、完美的数学形式统一为一种完整的学说，创建了经典电动力学主要基础的麦克斯韦方程组。

那么，麦克斯韦是如何创立包含此前所有电磁研究成果，并预言存在电磁波的电磁场理论的呢？这得益于上述那次难忘的会晤。

原来，法拉第在完成了他的第一项重大发明——世界上第一台电动机（雏形）之后的1831年8月29日，还发现了作为发电机基础的电磁感应定律——他对人类做出的一项伟大的贡献。法拉第这项“磁生电”的发明，得益于对奥斯特“电生磁”的逆向思维，是运用这种科学方法的最精彩典范之一。为了解释电磁感应现象，法拉第提出了当时所有物理学家都认为是离经叛道的妄想——“力线”与“场”的概念。他认为空间是布满磁力线的“场”，这是牛顿以后物理基本概念最重要的发展。直到1858年，这两个“胆大包天”的概念，才被一个27岁的青年理论物理学家麦克斯韦首先接受。于是，麦克斯韦综合此前的众多电磁学成果，特别是利用法拉第的这两个概念，在1864年创立了电磁理论。

麦克斯韦方程组的优点，或者说它强大的威力，在于它的通用性：在经典物理学的任何情况下都可以应用，此前的所有电磁学定律都可以由它推导出来。

不但如此，麦克斯韦方程组还预言了电磁波的传播速度就是光的传播速度——光不过是波长在一定范围内的特殊电磁波。这样，光学、电学和磁学就融合为一体了！

于是，法拉第与麦克斯韦被并称为“经典电动力学之父”，以及《100人》把他俩接踵排在第28、第29位的高位，也就顺理成章了。

法拉第发现的电磁感应定律，使人类第一次看到实现用电池以外的其他方式来获得大功率电能的可能性。于是，人类进入电气时代就“只争朝夕”了。

“自从牛顿奠定理论物理学的基础以来，物理学公理基础的最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦在电磁现象方面的工作所引起的。”在纪念麦克斯韦诞辰100周年的文集中，爱因斯坦写道：“这样一次伟大的变革是同法拉第、麦克斯韦和赫兹的名字永远联系在一起的。”

在英国于1970年发行的E系列20英镑纸币背面，是法拉第的肖像与他在皇家学会进行科学讲座（《蜡烛的故事》是他深受大家喜爱的“保留节目”）时的盛况。

15.“脚踩怪物的‘大力士”阿贝尔

（1802～1829）

在挪威首都奥斯陆的皇家公园内，一座耸立着的雕像格外引人注目：一位赤身裸体的“大力士”，脚下踩着两个怪物……

“一个一般的5次代数方程没有统一的根式解。”这个数学家们花了300多年都没有得到的成果，是一个不起眼的“小青年”——挪威数学家阿贝尔发现并发表相关论文的。从此，我们知道：5次以下的一般代数方程都有统一的根式解，而不小于5次的一般代数方程没有统一的根式解。

当然，阿贝尔的数学成果远远不止于此。例如，创立椭圆函数理论等。以他的名字命名的数学名词达到20多个——阿贝尔积分、阿贝尔函数、阿贝尔群、阿贝尔级数……

于是，有人认为，上述脚下踩着的两个怪物，就是一元五次代数方程和椭圆函数理论；“大力士”就是阿贝尔。不过，这位“大力士”的命运极其悲惨——仅仅度过了27个“秋水长天，眼底流年”，就因为贫病（肺结核）交加、屈辱困厄、心力交瘁，无奈地辞别女友肯普而撒手人寰。

阿贝尔死后，肯普和她的丈夫在悼念他時发现，随着岁月的流逝，越来越多的人从世界各地赶到阿贝尔的墓地，而肯普夫妇俩只是这个队伍中的一对普通“朝圣”者……

法国数学家埃尔米特说：“阿贝尔留下的（丰富数学思想）可以让数学家们忙碌500年。”是的——人们在阿贝尔死后一直在“忙碌”，例如研究“阿贝尔群”的国际会议，至今依然定期召开。

还有一件必须“忙碌”的大事。2001年8月5日，挪威政府宣布从2003年起，每年6月3日前后在奥斯陆颁发阿贝尔奖。设立奖金为600万挪威克朗（约合100万美元）的阿贝尔奖，既纪念了阿贝尔诞生200周年，也弥补了菲尔兹奖的奖金少、获奖人数少与只限于纯粹数学的不足，真正成了能和诺贝尔奖媲美的科学界最高奖。

从1978年起，挪威发行了第五套纸币，其中1985年第三版的500挪威克朗那一枚的正面，就是阿贝尔的肖像。此外，挪威还在2002年8月5日发行了纪念阿贝尔诞辰200周年的铜币。

16.“海王星之父”勒维耶（1811～1877）

1781年3月13日晚上，原籍德国的英国天文学家弗里德里希·威廉·赫歇尔发现太阳系由内向外的第七颗大行星——天王星。之后，天文学家们掀起了在2.8天文单位（1天文单位=太阳与地球之间的平均距离≈1.5亿千米）附近搜索新行星的热潮。

1821年，法国天文学家布瓦尔发现天王星的实际位置与计算出来的星历表中的位置相比，有很小的一点异常。到了1830年前后和1845年，这种异常分别增大到20角秒与120角秒以上。显然，这种其他6颗大行星都没有的“天王星乱跑”，是天文学家们不能容忍的。

那么，这120角秒以上的位置异常是什么原因引起的呢？

法国天文学家、数学家勒维耶拿起了笔。经过计算，他推测是在天王星之外有一颗未知行星的引力干扰了天王星的运动轨道（天文学上叫“摄动”）。他还在1846年8月31日计算出这颗未知行星的轨道、位置与大小，然后在同年9月18日写信请他的朋友——德国柏林天文台的副台长（一说台长助理）约翰·戈特弗里德·伽勒帮助寻找：“请你把望远镜对准宝瓶星座中、黄经326度的那部分天空。你将看到，就在这附近1度的范围内，有一颗亮度为9等的星，它就是我们大家都在找的新行星。”1846年9月23 日上午，伽勒收到了勒维耶的来信，就立即请从1835年起就担任该台台长的约翰·弗朗茨·恩克组织搜寻。结果，伽勒与他的助手和学生海因里希·路易斯·达雷斯特在当天晚上只花了1小时，就在离勒维耶预言的位置52角分之处，发现了一颗新的行星，只不过亮度为更大的8等星。后来，这个“诞生在笔尖上的行星”被命名为海王星。

1868年和1876年，勒维耶荣获英国皇家天文学会金质奖章。他还因此成为埃菲尔铁塔上所刻的“七十二贤”之一。

1846年9月下旬，勒维耶发现海王星的消息传到了隔海相望的英国，使格林尼治天文台台长乔治·比德尔·艾里、剑桥天文台台长詹姆斯·查理士和27岁的“毛头小伙”约翰·库奇·亚当斯都大吃一惊。这又是为什么呢？

原来，亚当斯于1843年在剑桥大学数学系毕业之后，经过两年的计算，预言了一颗新星（即后来发现的海王星）的位置。1845年9月和10月21日，当他先后把计算结果报告给艾里和查理士，请他俩用天文望远镜寻找的时候，他俩却置之不理。现在好了，“煮熟的鸭子”让勒维耶抢先“吃”了！这就是大吃一惊的原因。

当勒维耶发现海王星的消息传来之时，艾里和查理士都追悔莫及，受到了深刻而惨痛的教训。艾里更是为自己的冷淡和傲慢交了“数目不菲的学费”——英国人始终忿忿不平地谴责他把发现海王星的优先权拱手让给“法国佬”，把他看作“卖国贼”。这里的背景是，亚当斯比勒维耶更早计算出海王星的位置。更具有讽刺意味的是，亚当斯是在剑桥大学毕业之前的1841年读到艾里关于天文学的最新进展的报告之后，才开始这一计算的！

不过，最终的结果还是大致圆满的：天文学界大多承认勒维耶和亚当斯是海王星的共同发现者，曾在一次会议上见过面并成为好朋友的两人，都被称为“海王星之父”。

法国在1947年发行的50法郎纸币正面，有勒维耶的肖像。

17.居里夫（1859～1906）妇（1867～1934）

居里夫人（玛丽·居里）是大家熟悉的扬名四海的科学明星——主要是基于她的美德和发现天然放射性元素镭等。其实，元素的天然放射性是由法国物理学家贝克勒尔最早（在1896年）在铀（双氧铀硫酸钾盐里的铀）中发现的，居里夫人是在看到他的报告之后，才和自己的丈夫皮埃尔·居里一起开始研究这个课题的。于是，《100人》把贝克勒尔排在第58位，而居里夫妇则“名落孙山”。

尽管如此，贝克勒尔与居里夫妇还是共享了1903年的诺贝尔物理学奖。

居里夫人偌大的名声，还有另外三个原因：一个“巾帼”也可以“走出厨房”做出“须眉”那样重要的科学贡献；因为发现放射性元素钋和镭，独得1911年诺贝尔化学奖——世界上第一个两获诺贝尔奖的人；因为研究并合成人工放射性元素，居里夫妇的大女儿伊雷娜与女婿约里奥夫妇俩共享1935年的诺贝尔化学奖。居里夫人自己两获诺奖，丈夫获诺奖，女儿与女婿共享诺奖，这在诺奖历史上绝无仅有！

于是，“波兰骄傲”与“法兰西荣耀”交织在一起，就有了法国在1994、1998等年份发行的500法郎纸币正面的居里夫妇肖像。

此外，波兰也在1989年发行的20000兹罗提纸币上印上了居里夫人的肖像。

18.“无线电之父”马可尼（1874～1937）

对于国人来说，无线电一词已经不是“新鲜货”——当今中国手机持有总量已经超过13亿部。如果再加上因特网、无线电广播与电视等，无线电比“大白菜”还常见。

然而，无线电的诞生却来之不易。

麦克斯韦在1864年创立的电磁学理论中预言了电磁波的存在，但只有少数几个犹豫不决的支持者，多数知名的物理学家并不赞同，甚至讥笑为“纸上的发现”，是一场数学游戏，没有任何用途。

24年之后的1888年，德国物理学家赫兹在用莱顿瓶放电的实验中，发现了电磁波（包括电波和磁波），还证明它呈现出光所具备的所有性质（包括反射、折射、干涉、衍射、偏振等，特别是速度与光速相等）。至此，麦克斯韦的电磁理论得到了全面证实。于是，不少人都在考虑电磁波的实用价值，以期为人类谋利。例如，赫兹的朋友——德国工程师胡布尔就设想用它来进行无线电通讯，但对在技术上是否能够实现没有把握，就在1889年12月向赫兹请教。

但声名远播的“电波报春人”赫兹，却在1889年底回信对胡布尔泼冷水说：“如果要用电磁波通讯，大概得有像欧洲大陆那样大的巨型反射镜才行。还要把它悬挂在天上。”

赫兹的冷水打消了胡布尔的念头，无线电通讯的设想被赫兹扼杀在摇篮之中……

然而，“不依古法但横行，自有风雷绕膝生”。意大利物理学家、发明家马可尼就是“不依古法”，赢得“风雷绕膝生”中的一个。1895年，他成功地发明了一个能传递无线电信号的装置，于次年在英国短距离试验成功之后，在世界上首次获得这项发明的专利。又经过不懈的努力，终于在1901年实现了从英格兰到加拿大纽芬兰省之间横跨大西洋的无线电信息传播。1909年，被称作“无线电之父”的马可尼与德国物理学家卡尔·费迪南德·布劳恩共享诺贝尔物理学奖。《100人》也把马可尼（排第41位）列在比电话的发明者贝尔（排第44位）更靠前的位置上。马可尼成功的秘诀有两个：广开思路；善于吸收别人的长处，并把这些成果结合起来应用。

俄国发明家波波夫也是“无线电之父”：他和马可尼各自独立几乎同时完成了这项影响巨大的发明。

意大利1990年发行的2000里拉纸币正面，印有马可尼的肖像。

19.“相对论之父”爱因斯坦（1879～1955）

“20世纪最伟大的科学家，永远属于智慧超群行列中的天才，爱因斯坦以其相对论而最为世人所知。”哈特在《100人》中寫道，“实际上相对论包括两种学说，即1905年提出的狭义相对论和1915年提出的广义相对论”。

1905年——“爱因斯坦奇迹年”，爱因斯坦总共写成了在三个重要领域（涉及4项历史性贡献）都有开创性成果的6篇论文。6篇论文之一、当年5月11日写成（9月28日发表在德国的《物理年鉴》上）的《论动体的电动力学》就提出了狭义相对论。

狭义相对论有两个基本原理（或者说两个假设）：一切物理定律（涉及引力的除外）乃至自然规律对所有惯性参考系都具有相同的形式——物理学相对性原理或狭义相对性原理；真空中的光速在各个方向上都相同，与光源和观察者的运动状况无关——光速不变原理。

1915年，爱因斯坦在德国做了几次关于广义相对论的报告；相关成果的总结性论文《广义相对论的基础》，以单行本的形式于次年3月20日发表在《物理年鉴》上。

广义相对论也有两个基本原理：惯性质量与引力质量相等——等效（价）原理；所有的物理定律在任何参考系中都有相同的形式——广义相对性原理。

对于我们普通人来说，这些理论是难懂的。难懂的还有一些由这些理论推出的匪夷所思的“直观”结果：质量增加、尺子缩短、时钟变慢。例如，1千克的物体快跑起来之后会成1.2千克！于是，据说在1905年时全世界懂得相对论的科学家也只有3个，质疑高深莫测的相对论是否正确的声音也就不绝于耳。例如，许多人都把相对论看成没有任何实用价值、无法验证的“象牙之塔”。

然而，随着英国天文学家们对1919年日全食的观测（得到的光线偏离的角度，与相对论预言的很接近），特别是1945年8月原子弹先后在长崎、广岛上空爆炸（爱因斯坦质能方程式显示出的威力），人们终于对相对论刮目相看了！

2004年6月10日，联合国大会通过决议，把2005年定为“国际物理年”，以纪念爱因斯坦为现代物理学奠定基础的开创性工作。这样，《100人》把他排在第10位的高位，也就不难理解了。

不过，爱因斯坦在1921年荣获诺贝尔物理学奖，不是因为他的相对论，而主要是发现了光电效应的规律——他在1905年研究的成果之一。

由于爱因斯坦曾先后拥有6个不同国家的国籍，甚至在1896～1901年“无国籍”，所以哪个国家愿意用钱币的形式来纪念他就成了“问题”。最终，以色列国家银行在1968年发行的5 以色列镑纸币上，印上了他的肖像，以纪念这位犹太民族英雄。

20.“量子力学之父”薛定谔（1887～1961）

量子力学是研究电子、原子等微观粒子运动规律的理论，许多物理学理论和学科（例如原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学等）都以它为基础。量子力学与相对论力学是现代物理学的两大基本支柱。

量子力学的主要创立者（“量子力学之父”）是一群出类拔萃的年轻物理学家：普朗克（他的年龄稍大一些，提出旧量子概念）、德布罗意（提出物质波即德布罗意波的概念）、泡利（提出泡利不相容原理）、玻尔（提出互补原理）、海森堡（创立测不准原理）、狄拉克（提出狄拉克方程）和薛定谔。

奥地利物理学家薛定谔对量子力学的主要贡献是两个。在1926年，他接连发表了6篇论文，创立了波动力学，提出了波函数的数学形式——著名的薛定谔方程。1926年3月，他深入研究了海森堡的矩阵力学与自己的波动力学这两种量子力学体系之间的关系，证明了两者在数学上的等价性：研究对象和得到的结果都一样，只不过是着眼点与处理方法各不相同。因此，仅仅是描述不同的矩阵力学与波动力学就通称为量子力学，而借助于希尔伯特空间中算子的第三种描述，就把矩阵力学与波动力学这两种描述更紧密地融合在一起了。于是，“矩陣力学与波动力学究竟哪个对”之争，得到了“皆大欢喜”的圆满结果。

因为“发现原子理论的新的有效形式”，薛定谔与狄拉克共享1933年的诺贝尔物理学奖。

虽然薛定谔有奥地利和爱尔兰的双重国籍，但是奥地利还是在1983年发行了印有他的肖像的1000先令纸币。

【责任编辑】蒲 晖