1556. 数学与物理学的结合如此紧密,以至于我们数学知识的绝大部分增量,很可能都是数学家通过努力解决实验提出的问题而获得的;并且“针对每一类相继出现的现象,创造一种新的微积分或新的几何学——视情况而定——以证明其并非完全无法匹配自然的精妙”。事实上,数学家有时会领先于物理学家:当实验者或观察者遇到某个重大新问题时,往往会发现数学家的“军械库”中早已备好了所需的“武器”。但更常见的情况是,物理学家提出的问题超越了当时数学的极限,因此需要一种全新的数学创造,来提供解读新谜题所需的逻辑工具。
——h.J.S. 史密斯
《英国科学促进会A组主席致辞》;《自然》第8卷(1873年),第450页
算学与格物,若辅车相依,密不可分。古今算理之新获,十之八九,皆因解格物之问而生。或制新术,或创几何,以应造化之巧。间有算家先觉,格物者遇疑难,辄于算术中得利器。然更多时,格物之问超算学之限,非创制新法,不足以破玄解秘也。
——h.J.S. 史密斯
《英吉利格物会甲部会长演说》,载《自然》卷八(1873),页四百五十
1557. 在他所研究领域的所有重大课题中,以乍看之下最不属数学范畴的为例——我指的是气象学。然而,数学在气象学中扮演的角色逐年增强,且似乎注定会持续增强。不仅最简单仪器的理论本质上是数学化的,而且对观测数据的分析(请记住,正是基于这些分析,人们才越来越有信心期待将已知最易变、最复杂的现象纳入精确规律)完全属于数学问题,且极大地考验着我们现有数学的能力极限。
——h.J.S. 史密斯
《英国科学促进会A组主席致辞》;《自然》第8卷(1873年),第449页
格物众科之中,气象学似与算学暌隔最远。然算学之用,于气象日益彰显,未可限量。自仪器之理,至观测之析,无不由算。气象变幻,虽称至赜,然赖算学之功,终期纳于典要,此学界所共期也。今之难题,每使算学穷其术,盖欲穷造化之妙,非极思精研不可得也。
——h.J.S. 史密斯
《英吉利格物会甲部会长演说》,载《自然》卷八(1873),页四百四十九
1558. 你知道如果在纸上画一个点,再把一块冰洲石放在上面,你看到的不会是一个点,而是两个点。矿物学家通过测量晶体的角度,不用透过晶体看就能告诉你它是否具有这种特性。他做这件事不需要科学思考。但威廉·罗曼·哈密顿爵士……知道这些事实,也知道菲涅耳对它们的解释,他对这个主题进行了思考,预测说从特定方向透过某些晶体看,我们看到的不会是两个点,而是一个连续的圆圈。劳埃德先生做了这个实验,看到了那个圆圈,这是一个之前从未有人怀疑过的结果。这一直被认为是物理学领域科学思考的最典型例子之一。
——w.K.克利福德
《演讲与论文集》(纽约,1901)第一卷,第144页
尝闻于纸作点,覆以冰洲之石,则一点幻为二。矿物之士,度晶体之角,不待透视,即辨其异。然威廉·罗曼·哈密顿爵士,既谙斯理,复究菲涅耳之解,沉思久之,断言自某向观晶,当见圆周连续,非止二点。劳埃德氏验之,果如其言,此奇景前未之闻,遂为物理格致之典范。
——w.K.克利福德
《讲论与文牍》(纽约,一千九百有一年)首卷,百四十四页
1559. 这颗行星(海王星)的发现,理所当然被认为是数学天文学最伟大的胜利。天王星没有完全按照计算者预测的轨道运行,被某种未知的影响带偏了,偏的程度甚至肉眼几乎不用望远镜就能看出来……这些微小的偏差构成了数据,结果发现这些数据足够用来计算一颗此前未知的行星的位置,并让它被发现。勒维耶给伽勒写信,内容大致是:“把你的望远镜对准黄道上宝瓶座内经度326°的一个点,你会在那个位置一度范围内发现一颗新行星,看起来像一颗九星等左右的恒星,有一个可察觉的视圆面。”1846年9月26日晚,这颗行星在柏林被发现,完全符合这个预测,天文学家开始寻找后不到半小时就找到了,而且距离勒维耶指出的精确位置只有大约52角分远。
——c.A.扬
《普通天文学》(波士顿,1891)第653条
海王星之发见,诚为天文算学至伟之功。昔天王星行轨,与算家所推弗合,若为冥力所牵,其微差肉眼几可辨。此毫厘之舛,竟成索隐之资。勒维耶致书伽勒曰:“移镜向黄道宝瓶座,经度三百二十六度,于此周度之内,当见新星,若九星之辉,圆面可察。” 道光二十有六年九月廿六夜,柏林天学诸公循言索之,未逾半时,果得此星,距所指之位,仅五十二分,毫厘不爽。
——c.A.扬
《普通天文志》(波士顿,一千八百九十有一年)六百五十三则
1560. 我深信,化学作为一门精确科学,未来的发展在很大程度上确实依赖于与数学的结合。
——A.弗兰克兰
《美国数学杂志》第一卷,第349页
仆深信化学欲成精审之学,必资算学为翼。
——A.弗兰克兰
《美邦算学刊》首卷,三百四十九页
1561. 如果没有高等数学的实用知识,几乎不可能跟上物理化学或普通化学的后期发展。
——J.w.梅勒
《高等数学》(纽约,1902)序言
苟无高等算学之实功,欲穷物理化学之奥,殆不可得。
——J.w.梅勒
《高等算学》(纽约,一千九百有二年)序
1562. ……登上科学指引的山峰;
去丈量地球,称量空气,确定潮汐规律;
指导行星在什么轨道上运行,
校正旧的时间,调节太阳。
——w.汤姆森
《论地球的形状》标题页
……循科学之径而登峰,
测坤舆,量清颢,推潮汐之变;
导列星以正轨,
校历象,理羲和之驭。
——w.汤姆森
《论地体之形》扉页
1563. 要进入天文学的圣地,获得信徒的特权和感受,只有一种方法——扎实而充分的数学知识,数学是所有精确研究的伟大工具,没有它,任何人都不可能在天文学或任何其他高等科学领域取得这样的进步,从而有资格对这些领域内的任何讨论主题形成独立的观点。
——J.赫歇尔
《天文学纲要》引言第7节
欲入天文之堂奥,得窥其妙,唯恃算学为钥。算学者,格物致知之利器也。无此则于天文及诸高深之学,弗能精进,安能立一家之言哉?
——J.赫歇尔
《天文大纲》弁言第七
1564. 构成天文学这门科学的一长串相互关联的真理,都是通过计算和完全几何化的推理过程,从现象和观测中推导出来的。柏拉图称几何和算术为天文学的翅膀,这并非没有道理;因为只有借助这两门科学,我们才能对任何现象给出合理的解释,把任何事实与理论联系起来,甚至让一次观测能满足最普通的天文目的。正是通过几何,我们才能从表观运动推理出行星的真实轨道,并确定它们的位置、大小和偏心率。正是通过将几何——确实是为此目的而发明的一种高深几何——应用于力学的普遍规律,我们才证明了引力定律,追溯了它对不同行星最深远的影响,并将这些影响与我们所观察到的进行比较,从而确定太阳系中最小天体的密度和重量。事实上,整个天文学科学就是一张应用于观测数据的几何推理网;正是由于这个原因,它才具有精确性和确定性的独特特征。因此,如果把它与几何割裂开来,用通俗的例证和模糊的描述来代替严密的逻辑推理,就是剥夺它的主要优势,把它降低到普通自然历史的范畴。
《爱丁堡评论》第58卷(1833-1834),第168页
天文之学,其理连环相扣,皆自观象实测,藉算推衍、几何析理而成。昔柏拉图比几何、算术为天文之翼,良有以也。盖非此二术,无以释天象之奇,合事理之要,即寻常观测亦难尽其用。凭几何之术,可由星行之表象,推其真轨,定其位、度其广、察其偏。更以精奥之几何,合力学之通律,乃证万有引力之理,穷其影响于众星,比验于观测,而悉天体之密重。故天文之学,实以几何为经、观测为纬,织就精密之网,是以确然不惑。若离几何,易精思为浅喻,变密证为浮辞,则失其本真,沦为博物之末流矣。
《爱丁堡论丛》第五十八卷(道光十三至十四年),百六十八页
1565. 但几何学不仅是天文学研究的工具,也是将各种真理串联起来的纽带——它还是解释现象的工具,凭借其专业方法特有的简洁与清晰,不仅为学习者提供帮助,也为教师提供了便利。如果教师主动放弃几何学的辅助,会发现很难提供这样的便利。事实上,当我们抛开那些减轻记忆负担、能同时让眼睛和大脑理解的专业符号和记法时,试图展示数学推理链条中的连接环节,几乎是最困难的事情之一……
——《爱丁堡评论》第58卷(1833-1834),第169页
然几何者,非独天文研索之器,亦系真理之索也。其为用也,释理明畅,简而能赅。于学子则启其智,于师者则便其教。设若弃此不用,则欲陈数理之脉络,展推证之条理,难矣!盖去其符记,则心劳神疲,虽欲明其义理,而目不得察,思不得通也。
——《爱丁堡论丛》第五十八卷(道光十三至十四年),百六十九页
1566. 只要对三角学有基本了解,掌握代数的最基础概念,就可以拿起任何一本写得好的平面天文学论着,从头到尾轻松研读。在学习过程中,仅仅通过面前的例子,他就能获得关于天文学方法和理论的更准确、更精确的概念,这比他一辈子从最雄辩的一般性描述中得到的还要多。同时,他会为进一步的学习增强能力,让思维习惯于严密比较和严格论证的习惯,这比获取大量未经消化的事实重要得多。
——《爱丁堡评论》第58卷(1833-1834),第170页
若通三角学之要,谙代数之基,则览天文之典,自可畅行无碍,首尾贯通。观其例证,悟其精要,所得之真知,远胜虚言泛论万千。且习此者,能炼思致之密,成推证之严,其益岂止于博闻强记哉?
——《爱丁堡论丛》第五十八卷(道光十三至十四年),百七十页
1567. 望远镜是穿透空间的工具,能让我们更接近遥远的区域;而数学通过归纳推理,引领我们抵达天国最遥远的地方,并使其中一部分进入我们的认知可能。甚至在我们这个有利于知识扩展的时代,运用天文学现有条件提供的所有要素,甚至能在望远镜指向某个天体之前,就用智慧的眼睛发现它,并确定它的位置、轨道和质量。
——亚历山大·冯·洪堡
《宇宙》[奥特译本]第二卷第二部分第3节
望远镜者,拓吾目力,使遥天近在咫尺;而数理之学,凭推绎之智,探穹苍之幽微,令未知化为可知。今之世,学殖日进,即未假望远镜之助,亦能据数理之妙,预察星体之位,定其轨,权其重,此诚智术之伟功也。
——洪堡《宇宙》(奥特本)第二卷第二篇第三节
1568. 数字的力量多么强大,与技艺结合便无往不胜。
——欧里庇得斯
《赫卡柏》第884行
数之威力,若合于术,无坚不摧,无往不利。
——欧里庇得斯
《赫卡柏》第八百八十四言
1569. 在青年教育的所有工具中,没有哪一种像算术学习这样,在家政、政治和艺术领域都有如此强大的力量。最重要的是,算术能唤醒天生迟钝的人,使他变得敏于学习、善于记忆、思维敏捷。在神圣技艺的辅助下,他能取得远超自身天赋的进步。
——柏拉图
《法律篇》[乔伊特译本]第五卷,第747页
童子受教,算术之功,于齐家、治国、格物皆为要术。其能振惰启蒙,令钝者聪,愚者慧,辅以妙道,进境超乎其材,不亦神乎!
——柏拉图《法篇》(乔伊特本)第五卷,七百四十七页