牛顿和霍金的“椅子”

（文 / 鲁伊）

( 2008年，英国理论物理学家斯蒂芬·霍金与女儿露西·霍金在剑桥大学合影 )

“最伟大的教席”

　　从1664年2月20日到2009年10月1日，一共有17个学者坐上过这把椅子。在这些人中，最著名的，当然是从1669年到1701年在位30多年的第二任卢卡斯数学教授艾萨克·牛顿（Isaac Newton）。几乎他的所有重要科学著作，都发表于担任卢卡斯数学教授期间。“卢卡斯数学教授席位的煊赫名声很大程度上要归功于牛顿自己的鼎鼎大名及其门徒从18世纪早期开始对他的神化。事实上，这个教席经常被简称为‘牛顿教席’（Newton's Chair），在他之后的卢卡斯数学教授，都以这个伟人为榜样来定义自己。”埃克塞特大学历史系讲师理查德·诺基斯（Richard Noakes）在接受本刊采访时指出。

　　理查德·诺基斯可能是当今世界上最熟悉卢卡斯数学教授席位历史的人之一。1994年，当时还在剑桥大学圣体学院（Corpus Christi College）就读科学历史哲学博士的他，与加州理工大学档案馆的凯文·诺克斯（Kevin Knox）合作，用4年时间编著了《从牛顿到霍金：剑桥大学卢卡斯数学教授评传》（From Newton to Hawking:A History of Cambridge University's Lucasian Professors of Mathematics）一书。这本书是目前为止研究卢卡斯数学教授席位历史变迁最权威的一本专著。

　　除了牛顿，在卢卡斯数学教授的名单上，那些在科学史上如雷贯耳的名字还包括被奉为计算机之父的查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage），打通了量子力学和狭义相对论的保罗·狄拉克（P.A.M.Dirac），当然，更少不了10月1日刚刚宣布因年龄原因从卢卡斯数学教授席位上退休的斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）。尽管从未获得诺贝尔奖，这位《时间简史》作者的声名却如他所研究的宇宙大爆炸，坐在轮椅上的科学奇才不管在哪里现身，众皆黯然失色。

　　毫无疑问，名人效应是令卢卡斯教授成为“世界上最为崇高的两个教席”（霍金的中国弟子吴忠超语）之一（另外一个是剑桥大学的卡文迪什教授席位）的重要原因。事实上，在中世纪和文艺复兴时期的所有大学中，剑桥本来是最晚为数学科学设立基金教授席位的一个。即使不把欧洲大陆的中世纪大学计算在内，在英国，最早设立数学教授席位的是伦敦格雷沙姆学院（Gresham College）。而老对手牛津也比剑桥早半个世纪就已经设立了两个数学教授席位。然而，这些先行者如今都已少为人知。

( 约瑟夫·拉莫尔 )

牛顿的阴影下

　　在诺基斯看来，令卢卡斯数学教授与众不同的根本原因，在于在几百年的传承历史中，坐在这把牛顿坐过的椅子上的人，都是英国历史上最有天分和远见的思想者。除了那些声名远播的“伟人”，“我们也不应忘记那些在物理学的多个分支和‘非科学’领域如宗教与政治中做出卓越贡献的人，威廉·惠斯顿（William Whiston）、乔治·艾里（George Airy）、乔治·加百利·斯托克斯（George Gabriel Stokes）、约瑟夫·拉莫尔（Joseph Larmor）和詹姆斯·莱特希尔（James Lighthill）”。诺基斯表示。

( 艾萨克·巴罗 )

　　事实上，在17位卢卡斯教授中，诺基斯的个人最爱，既不是牛顿也非霍金，而是多少显得有些离经叛道的巴贝奇。在剑桥读书时，巴贝奇就以爱逃课出名，把相当多时间花在下象棋、玩扑克、探访鬼屋、坐豪华游船到处观光上。他在年度考试的预选辩论中大肆发表异端主张，结果被导师下了“胡说八道”的评语，只以普通学位毕业而未能拿到荣誉头衔。15年后，当他在意大利游山玩水途中从报纸上获知自己当选卢卡斯数学教授时，他开玩笑说，这简直是剑桥大学一次“史无前例的宽恕”，他的一个三一学院的朋友甚至在贺信中这样写道：“（恭喜）你不用求爷爷告奶奶就坐到了巴罗和牛顿曾经坐过的位子。”而若不是因为此时的希腊内战阻挡了东去之路，按照巴贝奇原本的计划，是打算一路玩到中国才罢休的。那样，他很可能与卢卡斯教席失之交臂。

　　诺基斯指出，即使是在担任卢卡斯教授期间，巴贝奇也相当天马行空，很少受教学任务的约束。根据亨利·卢卡斯当初设立教席的条例，卢卡斯教授必须要给本科生二年级以上、取得文学学士学位和三年级的学生开课，每周至少授课一小时，缺课要从年金中扣除，即使因为身体不适也只能有3周假期。此外，卢卡斯教授每年要挑选10份讲义，誊写工整后上交给大学图书馆；在学期中每周留出两次接待学生的会客时间，每次两小时；帮助来访者解决问题，包括制作地球仪或其他数学教具。而且，因为卢卡斯教授是一个校级职位，隶属于剑桥大学而非其下的学院，他还被禁止在院级兼职，以免分心。大牌如牛顿，也未能幸免，在剑桥大学图书馆收藏的牛顿手稿中，很大一部分就是他交上去的原始讲义。

( 查尔斯·巴贝奇 )

　　或许是因为家境富足，巴贝奇显然并没怎么把卢卡斯条例中的罚则放在心上，他对讲课任务搪塞了事，却把大量时间投入到机械逻辑运算原理和经济学研究，以及科学与政府关系问题的激烈论战上。在担任卢卡斯教授期间，他研制出了“差分机”的雏形，这正是现代人几乎不可一日无此君的电子计算机的前身。

　　一个花絮：1839年，作为当时许多教师心目中“理想教授的反面例子”的巴贝奇从卢卡斯教席的位置上离开。1857年，卢卡斯条例被剑桥大学废止。

　　此外，诺基斯认为，也有很多卢卡斯教授的工作因为研究方向和个性原因而被低估。一个典型的例子是约瑟夫·拉莫尔（Joseph Larmor）。这位英国数学电磁理论发展的第一推动者因为坚决捍卫传统的以太概念——当时，爱因斯坦刚刚提出以太之于物理不啻于画蛇添足的革命性口号——而被视为冥顽不化的老古董，但实际上，“拉莫尔在对麦克斯韦电磁理论的解读中所产生的许多关于物质、空间和时间的认识，都是我们通常算在爱因斯坦头上的”。诺基斯表示。

　　而第一任卢卡斯教授艾萨克·巴罗（Isaac Barrow）则是另一种典型。由于生性淡泊，不喜公开出版，巴罗一直不愿意发表自己的作品，迫于压力才以未经修改的大学讲义原稿的形式出版了自己的数学作品，使得后来的研究者很难从中探究其知识的真正深度。此外，巴罗还潜心神学。尽管在数学领域有公认的杰出才能，但他一直认为担任神职才是真正的召唤。在年轻的牛顿崭露头角后，时任卢卡斯教授的巴罗兴奋地四处宣扬，自己找到了合适的接班人。按照卢卡斯条例的规定，卢卡斯教授的最小任职年龄是26岁，而且必须是公认博学的文科硕士。直到1668年7月，牛顿才获得文学硕士学位，而直到这一年圣诞节，他才满26岁。在这些条件具备之后，巴罗立刻对牛顿大加扶持。在他的大力鼓励下，1669年初，牛顿发表了确认其为发现无穷级数一般方法第一人地位的《无穷级数的分析》，展示了无可挑剔的才华和实力。此后，巴罗说服卢卡斯遗嘱的执行人，任命牛顿作为自己的继承者。在得到肯定答复一周之后，他就辞了职。与名利不萦于心的巴罗相比，牛顿却未免显得不那么厚道。他曾经对自己的追随者说，巴罗给他出了一道关于摆线的问题，巴罗自己的解答是长长的一大段，而牛顿自己只用了短短6行。当时巴罗就感叹说，你比我强啊，于是马上辞了职。然而，经后来的科学史研究者考证，这很可能不过是牛顿自己编出来的故事罢了。

传承与改变的力量

　　为霍金作传的美国康奈尔大学的海伦·米阿莱（Helene Mialet）曾借用历史学家恩内斯特·康托洛维奇（Ernst Kantorowicz）描述中世纪君权神性的话形容像卢卡斯教授这种级别的教授席位：“（它的获得者必定是）对后继者影响非凡，死后也能带来深远意义的神秘人物……相比之下，其生前所处的职位反倒不那么重要了。”事实上，卢卡斯教席的持有者已经不再是一个个体，而是所有担任过这个席位以及将要上任的这群人的代表。他们被赋予一种尊严，成为一个不朽的永恒的君主式化身——教授有更替，王座永存。

　　然而，尽管在位者个性各异，成就不同，研究方法和领域也在数学和物理这一大框架下千差万别，一代又一代的卢卡斯教授却难得地保持了一个相当高的学术和道德水准。这与现实宝座上开始时坐的或许是有道贤君，但几代之后便变成或庸碌之辈或凶残之徒的惯律大相径庭。在诺基斯看来，真正的秘密，或许在于卢卡斯教席的遴选者和拥有者，一直都在根据文化、社会和学术的变革而自我完善这一教席的内核。

　　在中世纪时，大学的教职常常被当成获取拥有更大世俗权力的教会职位的跳板，许多教授并不是由委员会依照其学术能力和教学能力挑选，而完全由学院的负责人任命。在这一背景下，有利可图的一个位置常常可以有上百个竞争者，贿赂、贪污、暴力和恐怖各自扮演着重要的角色。一位17世纪目睹萨拉曼卡大学选拔混乱状况的人甚至写道：“没有一百万条不可饶恕的大罪就没有终身的席位。”

　　有鉴于此，卢卡斯数学教席的发起者们从一开始就致力于保证这个必须有坚实后盾才能健康发展的学科的纯粹性。首先是把这个职位设于校级，这意味着卢卡斯教授无须出任神职，可以享受院级同仁待遇而不受院级规章的节制，以避免当时大学学院中派系倾轧的污染。此外，查理二世颁发的卢卡斯教席证书中也明确规定，卢卡斯教授不得在学院中获得主持牧师、账房会计、干事或讲师等职，或者当家庭教师——这些工作按现在的标准看或者十分琐碎，与崇高的教授席位相比显得很“低级”，但在当时，却是被争抢的肥缺。

　　第二个重要因素是硬件上的保障。为了应对19世纪中期工业革命带来的挑战，剑桥大学进行了学科改革，在传统的经典几何和数学原理课程之外，增设了反映当时热学、电学、磁学等新兴学科动向的课程。与此同时，还为卢卡斯教授配备了新建的实验室、工场和报告厅，使牛顿时代那种家庭作坊式的实验室走下历史舞台。

　　第三，为了让卢卡斯教授们可以专心学术，过上相对体面的中产阶级生活，剑桥大学一直在努力为教席筹得更多资金。除了1710年塞得勒夫人的捐赠，在当年亨利·卢卡斯赠与的贝福德郡的土地收入因故减少后，1886年，大学又从多个渠道为卢卡斯教席注资。最明显的例子就是，1857年，已经在卢卡斯教席上坐了8年的斯托克斯在写给未婚妻的信中，仍在抱怨自己为了多赚点钱而不得不干许多七零八碎的琐事，无法专心致志。到了霍金时代，一个由剑桥大学出资负担的庞大的医疗和学术团队，已经可以令这位因疾病困在轮椅中、数十年无法发声的教授专注于思考宇宙的起源问题。

　　与之相应，卢卡斯教授本身也在不断地应时而变。他们在变得越来越国际化——牛顿终身未离英国本土，而残疾却未能妨碍霍金从世界的这一端飞向另一端。他们越来越多地参与到大型的科学研究项目中去，在几百年中将传统的局限于同事和学生小圈子中的小团体研究，逐步扩展为今日遍布全球、数万名不同肤色科学家协力合作的巨无霸式项目。他们越来越超然于宗教与政治之外，成为纯粹的科学化身。他们在科学组织的建立与实际运行中发挥越来越大的作用。更重要的是，他们也越来越多的公众化——霍金在报纸杂志和电视上露面的概率，几乎可以和好莱坞明星相媲美。

　　然而，正因如此，当霍金因年满67岁而从卢卡斯教席上退下来之时，一个新的挑战产生了。

谁能接过霍金的枪？

　　厚重的历史积累或许让卢卡斯教席声名远播，但这也并非没有风险。霍金就曾说过：“与牛顿、狄拉克齐名的感觉固然好，但在实际工作中，即使一个小数点的误差也可能产生严重的后果，这是最大的挑战。”事实上，1979年的霍金，已经是剑桥引力物理学教授和凯斯学院教授研究员，相当“不差钱”。在1998年接受米阿莱的采访时，霍金明确表示，获知自己得到这个享有盛名的席位时的第一感觉，竟然是“非常失望”。当时，他认为自己不过是个临时替代品。然而，出乎很多人意料的是，这个在1963年就被医生预言可能活不过两年的物理学天才，在卢卡斯教席上一待就是30年，虽然尚不能与在任37年的狄拉克和54年的斯托克斯相媲美，但已经与牛顿不相上下。而他也成为牛顿以来最有声望的卢卡斯数学教授。

　　这一切看似匪夷所思，但在米阿莱眼中，也未尝没有合理性。在她看来，肉体高度残疾、高度依赖现代化设备的凡人霍金，在科学上拥有独特鉴赏力的科学家霍金，以及能够以易为普通公众接受的形式展示科学的大众传播符号霍金，这样的三位一体，在“理论物理即将终结的时代”（霍金语）构成了一个完美的无可超越的卢卡斯数学教授。在这种情况下，霍金的继任者将很难摆脱他的阴影。一位不愿透露姓名的在美国一所享有盛名的数学研究中心担任教授的采访对象更是在接受本刊记者采访时坦承，后霍金时代的卢卡斯数学教授，很可能会成为一块鸡肋——符合条件的少数几个人选未必愿意舍弃自己早已获得的终身教职和业已根深蒂固的学术基地而活在霍金的阴影下，而垂涎卢卡斯教席名利的人，又未必入得剑桥大学遴选委员会的法眼。诺基斯更是开玩笑说，也许，最适合做霍金接班人的，是一台拥有强大人工智能的计算机。

霍金本人未必不喜欢这样的结果。在他参与出演的科幻片《星际旅行：未来一代》（Star Trek: TNG）中，其实已经埋有伏笔。在那部电影中，牛顿、爱因斯坦、霍金和2395年的卢卡斯数学教授打起了扑克。那哥们儿是一机器人，大号“数据”（Data）。■ 霍金预言科学牛顿剑桥数学文化数学家数学卢卡斯霍金的椅子