畢達哥拉斯
無法承受的偉大發現
畢達哥拉斯(Pythagoras,約前580—約前500)的代表性成果是畢達哥拉斯定律。這個平生最大的成就也帶給他最大的打擊,幾乎摧毀他的信仰大廈,讓他感受到畢生無法面對的痛苦和恐懼。
據說這個定律是這樣誕生的:某一天畢達哥拉斯去赴飯局,但不知道為什么,主人遲遲不開飯。等飯的畢達哥拉斯百無聊賴,看著餐廳同樣的正方形地磚發呆,慢慢地看出神,看出門道來了:
以任一正方形地磚的對角線為邊長,畫一個大的正方形,其面積正好是兩塊地磚的面積之和;如果以兩塊地磚組成的矩形之對角線為邊長,得出的正方形面積是五塊地磚的面積;以三塊地磚的對角線為邊長構成的長方形,面積是十塊地磚的面積……他由此得出結論:a2+b2=c2,直角三角形的兩直角邊的平方之和,等于斜邊的平方。

畢達哥拉斯對這一發現很是驕傲,殺了一百頭牛來慶賀(要知道,畢達哥拉斯可是嚴格的素食主義者),所以著名的畢達哥拉斯定律在當時被稱為“百牛定理”。
畢達哥拉斯定律是人類最早得到論證的平面幾何定律之一,也是最廣為人知的數學定律之一,就連童話故事《綠野仙蹤》里的稻草人,也以“明白了畢達哥拉斯定律”來表示自己智商有所提升。1955年,希臘發行過一張紀念郵票,用三個正方形拼出一個直角三角形,被稱為“新娘椅”,集郵的人都知道該郵品的珍貴。
其實,有充分的考古證據表明,在畢氏之前近一個世紀,古巴比倫人已經掌握這一定律。中國人也會強調《周髀算經》里記載的“勾三股四弦五”,這可比畢達哥拉斯早半個世紀,知識產權據說屬于中國最早有確切記載的數學家、周公智囊團成員商高(也叫殷高,因為他生活在由殷商入周那段時期)。
不同的是,古巴比倫人和中國人得出結論,都只是大量經驗事實的歸納總結加上假設,是思考的初級階段,畢氏卻秉承泰勒斯的做派,用邏輯給出確切的論證。他明確說過:“在數學的天地里,重要的不是我們知道什么,而是我們怎么知道的?!眴螒{這一句語,榮譽也該歸于他。
說了這么多,都是為了證明,畢達哥拉斯定律有多么了不起,是畢達哥拉斯及其學派的學術代表作和象征。
可是,知我罪我,成敗皆蕭何。正是這個具有代表性的定律,最終給了畢達哥拉斯毀滅性的一擊,幾乎導致畢達哥拉斯學派理念的“崩潰”。
問題出在簡單的直角等邊三角形的論證上,設直角邊都是1,很輕松地得出斜邊的平方是2,可這個斜邊到底是多少?優秀的數學家畢達哥拉斯算出來一個無法理喻的數字:1.41421356……。無窮無盡。
隔著兩千多年的時光,我都能感覺到畢達哥拉斯背脊的森森涼意和內心的巨大恐懼。
在這之前,人類理解的“數”都恒定確切?,F在,他居然無可辯駁地證明了:世界上存在一種不成比例、說不清楚到底是多少的數。他對這一發現毫無思想準備,他堅不可摧的數字系統里,也沒有為無理數預留任何空間。數字竟然會不確定?世界也不再確定和精準。這是多么可怕的結論啊!
之后,人類又陸續發現了更多的無理數,圓周率π=3.14159265……,黃金比例是0.61803398……,e=2.71828182……都是沒完沒了、無法確定的數字。
數字的傷害性能有多大?你也許覺得,不要矯情啊,數字而已,至于嗎?
還真至于。
這涉及三觀和信仰問題。畢達哥拉斯及其學派的最高信仰是:萬物皆數。他們對數字有奇怪的嗜好和堅定的信仰,相信整個宇宙都是按照數字模型設計并運轉的,數是宇宙的程序和節奏。
美不是什么說不清道不明的感覺,而是黃金分割線;音樂不是什么美妙的聲音或轉瞬即逝的靈感,而是數字:一根弦,指尖摁在不同的地方,彈出的聲音不同,這些聲音可以直觀地標注為弦上下部分的比例。所以古希臘神話里的九位繆斯(希臘語Μουσαι,拉丁語Musae,英語Muses)被稱為藝術女神,也是音樂(music)一詞的詞根,其實她們還掌管科學。一個事實是,數學頭腦好的人,學音樂很容易上手,反之亦然。
正因為此,畢達哥拉斯學派才會宣稱:“一切都源于數”(正如泰勒斯說“一切源于水”)、“數統治宇宙”、“數學支配宇宙”。因為數和諧,整個宇宙才內在統一。而從公理出發,運用邏輯推演,可以不容置疑地達到宇宙任何真相的角落。了解了“數”,就了解了“宇宙”,這個結構完整、嚴絲合縫的世界。
而他們說的“數”,僅僅只是——用今天的術語表達——有理數。
在形成“萬物皆數”“靈魂不滅”的思想之后,他們卻不得不面對無理數,也就是無理的世界!所謂世界觀崩塌、信仰全失,說的就是這種情況。
“無理數”這個名詞就很說明問題:沒有道理的數字,不講道理的數字。
整數、分數、0,那都是“好學生”,有規矩、講道理、成比例(“有理數”的希臘文λογο?,原意就是rational number,成比例的數)。而無限不循環的數,不能用兩個數的比來表示,真是很沒有道理,像調皮搗蛋鬼一樣不靠譜、沒定準,讓人懸著心。數本來應該像焦仲卿的誓言一樣,磐石方且厚,可以卒千年。無理數卻不精準、不穩定、捉摸不定,讓人沒有安全感。
這么一想就會明白,無理數的出現讓多少人心碎!它不僅是對畢達哥拉斯學派的致命打擊,甚至無差別攻擊了全體希臘人的心靈。一個數,無限,又不循環,永遠不能絕對精確地呈現。對于追求理性、邏輯、周密和嚴整的人來說,是一個多么有破壞性的存在。它無視人的心理需要,導致嚴重的認知危機。
面對無理數,畢達哥拉斯認知破碎信仰坍塌。他理解和信仰的數是這樣的,數字的真相卻是那樣的。他一心要建萬年基業亙古穩定,無理數卻“背叛”了他,讓他的整個世界根基松動、搖搖欲墜。情何以堪?
為了解釋清楚畢達哥拉斯的心碎,我需要多舉幾個例子。事實上,無理數的發現只是數學界三次危機的第一次。
其后,英國的主教哲學家貝克萊(George Berkeley,1685—1753)證明無窮小既等于零又不等于零,幾乎毀滅了微分和積分。
美國的加州大學就是為了紀念他,將創始校區命名為加州大學伯克利分校(University of California,Berkeley),該校是世界著名的大學之一,在各類世界高校排名中都名列前茅,志向遠大的同學可以考慮報考或是去進修。
接下來,羅素引發了第三次數學危機,又一次傷害了數學和邏輯大廈,還差點兒震翻哲學界。
一直以來,邏輯是西方人精神的避難所、真理的休憩地、智慧的神圣殿堂、檢驗真理的最高標準。弗雷格(Friedrich Ludwig Gottlob Frege,1848—1925,德國數理邏輯和分析哲學的奠基人)的工作就是試圖證明數學跟邏輯一樣,是一門高度抽象和超驗的學科,不依據經驗和實踐,純以邏輯推演構建而成。
弗雷格用十多年的時間終于完成了這項浩大工程,在《算術的基本法則》即將出版時躊躇滿志地宣布:算術是分析判斷,因而是先驗的。這樣算術就會僅僅是一種擴展形成的邏輯,每一個判斷都是一種邏輯定律,或是其推演物。在科學中應用數學就是在觀察到的事實中應用邏輯關系。計算就是推理。
就在這個節骨眼上,小年輕羅素(Bertrand Russell,1872—1970,分析哲學的主要創始人)來信了。這封信被弗雷格稱作“羅素炸彈”,其實羅素只是在前人基礎上提出的羅素悖論,其最著名的通俗化演繹就是“理發師悖論”:理發師只給那些不自己剃頭的人剃頭,那么他給不給自己剃頭?
簡單地說,弗雷格證明了算術是純粹的邏輯,羅素卻告知,邏輯學不合邏輯。
弗雷格的半生心血,頓時碎成渣渣。他最終還是咬著牙出版了他的著作,但在書后加了一段痛苦的自白:一位科學家不會碰到比這更難堪的事情了,即在工作完成之時,它的基礎垮掉了,當本書等待印出的時候,羅素先生的一封信把我置于這種境地。
數學并不是唯一遭受過這種殘酷打擊的學科。人類科學史上,類似的毀滅性事情還發生過多起。
當生物、地質、考古等學科證明了地球上的物種是演化的、有生有滅時,不知道有多少安歇在上帝精神殿堂里的科學家(注意:是科學家,而不是牧師或普通信徒)感到難以忍受。
物理學更是數學的難兄難弟。相對論敲碎了牛頓的經典物理世界,量子力學又深深傷害了相對論。
在經典物理學被證明有限之后,德高望重的荷蘭物理學家洛倫茲(Hendrik Antoon Lorentz,1853—1928)痛切地哀嘆,他為什么沒有在世界坍塌前幾年死去?!這樣就不至于在思想的地震中,眼睜睜看著自己畢生努力構建的理論大廈毀于一旦——其起因不過是大廈底部的一小塊磚頭被抽掉而已。
一切都像羅素說的,“虔誠的天主教徒遇到了邪惡的教皇”。發明帶來的不是欣喜和成就感,而是恐慌:經過多年經營、無數代人的艱難探索,一個完美和諧的世界眼看大功告成,邏輯自洽,美麗動人,功德圓滿,固若金湯??墒牵恍枰稽c點多余的發現,一個不經意的小破綻,整個帝國大廈就轟然坍塌。說崩就崩,一點兒沒商量。
真理好生無情,只管自顧自地“青山遮不住,畢竟東流去”,徒留下真理探索者們。棄我去者,昨日之美麗世界不可留;亂我心者,今日之斷垣殘壁多煩憂;明日之美麗新世界,又遙遙無期如海市蜃樓。老天!到哪里去安頓和拼裝那些被撕裂了的人類思考?
從無理數,到數理邏輯,到量子力學測不準定律,人類在追求完美和確定的道路上一再遭受致命打擊,世界飄搖不定,找不到永恒確切的真理。無論你得到多么嚴密的真理,它的背后總藏著另一個相反的真理,也許,這才是宇宙的真相?
人類或許可以設法自我安慰,只有不確定性才能保證人類的自由意志。但是,真理的確定性和自由的可能性,都是根植于人性深處的本質需求,非要分出哪個更重要嗎?
真正的問題終于出現了:越是令人難以承受的真相,越是對心靈的錘煉和對精神的殘酷考驗。是勇于面對、自我修正,還是消極回避、掩耳盜鈴?這是真偽科學家的分界線。
而畢達哥拉斯,很遺憾地做出了反科學精神的選擇。
畢達哥拉斯被羅素說成“歷史上最有趣又最難理解的人之一”,他年輕時遠赴米利都,投在泰勒斯門下,那時泰勒斯已經很老,所以有說他多半是跟著泰勒斯的大弟子阿拉克西曼德學習,之后又游學巴比倫和埃及。應該說,他的學識和見識是開闊的,不開闊的只是他的心。
無理數是畢達哥拉斯的重要發現,本來是一個通向數學新世界的洞口,他卻沒有勇氣和能力去面對。他用一具尸體堵住了那個透光的洞口,留下一個關于謀殺的歷史謎案。人類歷史上第一次,有數學家因為自己的思考而死于非命。
入我門,就要聽我話,疑我世界,就取你性命。畢達哥拉斯創建了學派,也決定了這個學派的氛圍、傳統和組織原則,這個組織的可怕,你馬上就將看到。