数学史 · 中文镜像

数学家传记

托马斯·霍布斯Thomas Hobbes

出生
1588年4月5日 英格兰威尔特郡马姆斯伯里韦斯特波特
逝世
1679年12月4日 英格兰德比郡哈德威克庄园

托马斯·霍布斯是一位英国学者和业余数学家,撰写过光学和几何学方面的著作。他抨击了数学分析的“新”方法。

完整传记

托马斯·霍布斯的父亲也叫霍布斯,是查尔顿和韦斯特波特的牧师,这两地靠近威尔特郡的马姆斯伯里。老霍布斯在13中被奥布里描述为:——

……伊丽莎白女王时代那些无知爵士约翰之一;只能读教会的祈祷文和布道文;不重视学问,因为不知其甘甜。

老霍布斯有一个哥哥Francis Hobbes,是一位富商,没有自己的家庭。本传记的主人公霍布斯有一个哥哥埃德蒙,比他大约两岁。霍布斯四岁时开始在韦斯特波特教堂上学。然而,他七岁时,父亲在教堂门口与另一位牧师发生争执。双方动了手,霍布斯的父亲跑掉了。此后母亲在他的教养中起了什么作用不清楚,但此后他肯定是由叔叔弗朗西斯抚养长大的。

从八岁起,霍布斯——此时已精通阅读和算术——进入马姆斯伯里的埃文先生学校,后来又进入韦斯特波特的罗伯特·拉蒂默私立学校。霍布斯在这所学校显露才华,十四岁离开时已是出色的希腊语和拉丁语学者,此前已将欧里庇得斯的Medea从希腊语翻译成拉丁语抑扬格诗。奥布里在13中告诉我们,霍布斯小时候有时顽皮,但有时也孤僻忧郁。在学校时常13:——

……他会躲到一个角落里,把功课背下来。

离开Robert Latimer的学校后,他于1603年进入牛津大学莫德林学院,在那里继续得到叔父Francis的经济支持。当时牛津的教学以对亚里士多德的研究为主导,而霍布斯很快发现自己的观点与所教授的内容[13]大相径庭:-

他不太喜欢逻辑学,但还是学了它,并认为自己是个不错的辩论者。他在那里的一大乐趣是去装订商的店铺,呆呆地盯着地图看。

他于1608年获得学士学位,并经莫德林学院院长James Hussey爵士推荐,成为William Cavendish(后来的第二代德文郡伯爵)的导师。在大约两年时间里,霍布斯在学术研究方面几乎没有什么作为,更多是作为Cavendish的同伴,而Cavendish只比他小一点。1610年,霍布斯与Cavendish一起进行欧洲之旅,他们访问了法国、德国和意大利。他在这次旅行中学会了法语和意大利语,但更重要的是,这重新激发了他对学习的渴望,他决定从事古典学研究。回来后,霍布斯再次开始学习希腊语和拉丁语。他从Cavendish的导师变成了他的秘书,由于职责很少,他有充足的时间投入学习。

1626年,父亲去世后,威廉·卡文迪什继承了德文郡伯爵爵位,但两年后威廉去世,霍布斯失去了一位朋友,也失去了秘书职位。威廉·卡文迪什的儿子只有十一岁,此时卡文迪什家族不再需要霍布斯的服务。

从1628年到1631年,霍布斯担任诺丁汉郡Gervase Clinton爵士之子的导师。在此期间,1629年,他出版了自己已经研究数年的修昔底德译本。到目前为止,我们还没有提到霍布斯对数学有任何兴趣,也许更令人惊讶的是,对哲学也没有特别的兴趣。事实上,霍布斯大约四十岁时才对数学着迷。尽管Aubrey对霍布斯初次接触数学的描述,像Aubrey的许多描述一样,有些夸张,但他在[13]中的描述仍然很值得记录:-

他四十岁时才看几何学;这是偶然发生的。他在一位绅士的书房里,欧几里得的《几何原本》摊开着,翻到的是第一卷第四十七命题。他读了那个命题。‘天哪,’他说,‘这不可能!’于是他读了它的证明,证明又把他引向某个引理;那个引理又把他引向另一个引理,他也读了。……最后,他通过证明确信了那个真理。这使他爱上了几何学。

1629年至1631年,他与新学生进行了第二次欧洲大陆之行。1631年,Cavendish家族再次请求他的服务,他从巴黎返回,成为第三代德文郡伯爵的导师,这一职位他从1631年担任到1642年。在此期间,他再次访问欧洲大陆,1634年至1637年在那里。在欧洲大陆,他遇到了伽利略马兰·梅森皮埃尔·伽桑狄罗贝瓦尔,并对机械宇宙观产生了热情,开始构建他将一切与运动联系起来的哲学立场。事实上,他此时的观点似乎与当时最新的科学思想非常一致。1637年回到英国后,霍布斯致力于The Elements of Law, Natural and Politic,但当时并未出版。他在这部著作中描述了自己对感知的机械论方法如下:-

无论我们的感官让我们以为世界上存在什么偶性或性质,它们都不在那里,而只是现象和幻象;在我们之外的世界中真实存在的东西,是引起这些现象的运动。

1640年内战开始时,霍布斯担心自己的性命,尤其因为他是一位知名的保皇党人,于是他逃亡以保全性命。他从1640年起住在巴黎,在那里他再次与马兰·梅森的学者圈子取得了联系。在那里他写下了对勒内·笛卡儿的Meditations的反对意见,并于1642年出版了De Cive(《论公民》),其中包含了他关于教会与国家关系的思想。此后他研究光学,这是他最喜欢的主题之一。Malet [28]写道:-

霍布斯的光学图像理论[是]在他光学方面的巨著《光学初稿一瞥》(1646年)中发展起来的,并以节略版发表在《论人》(1658年)中。……霍布斯的视觉和图像理论使他能够将关于人的哲学建立在关于物体的哲学之上。此外,由于霍布斯光学工作的这一部分是最彻底几何化的,它大量揭示了数学在霍布斯哲学中的作用。

霍布斯于1647年出版了De Cive的新扩充版,然后三年后,即1650年,他较早的著作The Elements of Law, Natural and Politic未经他许可出版。它分两部分出现,即Humane Nature (《人性》)和De Corpore Politico (《论政治体》)。

霍布斯 在1646年至1648年间担任威尔士亲王的数学教师。他留在欧洲大陆直到1651年,那年他最著名的著作 Leviathan 出版,然后在那年年底,他回到了英国。事实上,他现在在政治光谱的各个方面都遇到了一些困难。在英国,随着查理一世去世,保皇党人似乎输掉了权力斗争。Leviathan 接近结尾的段落似乎表明 霍布斯 试图与英国政府和好,这激怒了保皇党人。事实上,在这些段落中,霍布斯 一直坚持他的观点,即一个人只有在该统治者能够提供保护时才表示效忠。霍布斯 还攻击了罗马天主教会,这使他在巴黎的处境变得相当难以维持。

霍布斯 的杰作 Leviathan 非常清晰地阐述了他的思想。他主张人们希望生活在和平与安全中,为了实现这一点,他们必须组织成共同体以寻求保护。由于共同体中总会有一些不可信任的人,人们必须建立一个政府,赋予其制定和执行保护共同体所需法律的权威。霍布斯 认为,这是人们行为的理性方式,因此道德行为是理性的。尽管 霍布斯 本人是基督徒,但这些论点被许多人视为消除了上帝作为道德准则给予者的必要性,因为 霍布斯 认为这仅凭理性即可得出。这部作品引起许多人攻击的另一个方面是 霍布斯 对大学体系的尖刻批评。

在此之前,霍布斯被许多人视为推动一种机械论科学方法,这与那些将组成皇家学会的人非常合拍。的确,他曾论证说,既然我们所知道和理解的一切只能通过我们的感官而来,而我们的感官能检测到的所有对象都是物质的,我们只能以物质的方式看待世界。他推动一种通过语言和数学来分析经验的方法,他声称这将导致对世界的完整机械论理解。数学的确定性将导致关于社会和人的正确且无可争辩的结论。他关于一切皆为物质的论点被视为否认非物质的灵魂和理智的存在。Seth Ward,牛津的萨维尔天文学讲席教授,写道:-

……他极大地损害了数学,以及证明这一名称本身,因为他把一些论述加诸其上,而这些论述远远达不到使一篇论述能够配得上这一声誉所需的那种证据和真理。

然而,在这个阶段,尽管霍布斯在数学方面发表的东西很少,但他确实被一些人视为与罗贝瓦尔皮埃尔·德·费马齐名的领先数学家。

1655年,霍布斯出版了De Corpore (《论物体》),这是他哲学三部曲的一部分。他已经出版了De Cive (《论公民》)(1642年),第三部分De Homine (《论人》)将于1658年问世。De Corpore (《论物体》)包含了大量的数学材料;事实上,第12章到第20章完全致力于这个主题。霍布斯将数学视为知识的重要组成部分,但他也认为自己的唯物主义方法正在彻底改变这门学科,并在这部著作中着手改革数学。他的方法确实始终是唯物主义的,否认抽象观念;对霍布斯来说,数学是对量的研究,而量是三维物体的度量。他在De Corpore (《论物体》)中对点的定义(与欧几里得的定义完全不同)如下:-

如果一个被移动的物体的大小(尽管它必定总是有一定大小)被认为是无,那么它所经过的路径称为线,它所经过的空间称为长度,而物体本身称为点。正是在这个意义上,地球通常被称为一个点,而其周年公转的路径被称为黄道线。

因此,线是移动点的路径,面是移动线的路径,体是移动面的结果。然后他继续研究比和角,然后是加速度、抛射体以及伽利略的思想,接着研究不可分量的思想和博纳文图拉·卡瓦列里的思想,螺线的求长,最后是化圆为方。公平地说,霍布斯的许多数学思想是从伽利略对力学和运动的研究中推广而来的。博纳文图拉·卡瓦列里提出的新的不可分量方法被霍布斯接受,但他拒绝了约翰·沃利斯Arithmetica infinitorum (《无穷小算术》)中给出的版本。

Jesseph关于霍布斯化圆为方的尝试写道[5]:-

……很明显,他希望在学术界确立卓越地位,很大程度上是基于对化圆为方问题的解决。

霍布斯最初计划写De Corpore(《论物体》)时并没有这个结果,后来才加上去,因此它与周围的内容并不真正契合。然而,在De Corpore(《论物体》)完成之前,霍布斯的朋友们指出了他化圆为方论证中的一个错误。霍布斯没有删去这个“证明”,而是把它改名为“从虚假的假设得出虚假的求积”。随后他又添加了第二个证明,但很快将其改为仅声称这是“一个近似求积”。最后他尝试了第三个精确证明,但当书正在印刷时,他意识到这个证明当然也是错的。他不得不保留这个错误的断言,但在该章末尾加上了:-

……读者应当把那些据说能精确求得圆之维度的事物……视为只是或然地说出的。

约翰·沃利斯攻击霍布斯的思想时,他对这个说法嗤之以鼻。尽管霍布斯并不相信De Corpore(《论物体》)中的那些“证明”证明了该结果,但他在接下来的25年里仍陆续发表了若干化圆为方的“证明”,并且他相信这些证明是正确的。

约翰·沃利斯攻击了霍布斯De Corpore(《论物体》)中的全部数学工作,两人之间由此爆发了一场持续25年的激烈争论。对霍布斯来说,数学就是几何,而且仅仅是几何,他把约翰·沃利斯Algebra描述为:-

……一堆符号的痂[把书页弄得面目全非],就像有只母鸡在那里刨过一样。

霍布斯声称代数符号可以表示不同的东西,如线、面或体,因此在数学证明中不可靠。霍布斯针对约翰·沃利斯以及De Corpore(《论物体》)的其他人的攻击,于1656年出版了Six Lessons to the Professors of Mathematics in the University of Oxford

1660年,霍布斯攻击了数学分析的“新”方法。在Dialogus Physicus, sive de Natura Aeris(关于物理或空气性质的对话)(1661年)中,他攻击了罗伯特·波义耳以及那些建立皇家学会的人,有趣的是,该学会从未选举霍布斯为会士(很可能是因为他被视为无神论者,所以不可能入选)。约翰·沃利斯以有力的数学论据进行了回复,但也提出了不忠的指控,这是不公平的。霍布斯以Mr. Hobbes Considered in His Loyalty, Religion, Reputation, and Manners(1662年)结束了关于不忠的争论。当霍布斯的道德受到攻击时,他能够赢得争论,但在数学方面,约翰·沃利斯明显占上风,对数学的理解远比霍布斯深刻。

多年来,霍布斯试图解决若干悬而未决的数学问题。Jesseph在[22]中研究了:-

……霍布斯为解决十七世纪三个重要数学争议所做的尝试:关于解析几何地位的争论、关于比的本质的争论,以及曲线与切线之间“接触角”的问题。

霍布斯作为哲学家备受推崇,他的数学却基本上被人嘲笑。然而,有些人从中看到的不仅仅是错误。奥古斯塔斯·德摩根写道,霍布斯:-

……并非如有时人们所设想的那样在几何学上是个无知者。他的著作尽管在许多事情上是错误的,却包含了对原则性问题的敏锐评论。

Grant在[21]中评价了霍布斯的数学贡献,并得出结论说他是:-

……一位按这个词最初也最好的意义来说的数学业余爱好者,并且通过他作为他人成功的一种微小刺激因素的角色,他在数学史上理应占有一个不大的位置。

霍布斯 至死都在为自己的数学著作辩护。他的错误被如此清楚地揭示出来,以至于到1670年,基本上所有人都认为他是个数学文盲,然而他仍然写文章为自己辩护,尽管是否还有人继续读这些文章值得怀疑。让我们以 霍布斯 在生命接近终点时写下的、关于他自认为在数学上取得了什么成就的总结来结束。霍布斯 用第三人称写自己(例如见 [5]):-

在数学中,他纠正了几何学的一些原理。他解决了一些最困难的问题,而这些问题自几何学诞生之初以来,最伟大的几何学家们勤勉细察也一直徒劳无功地寻求;即这些:

1. 展示一条等于圆周长度的线段,以及一个等于圆面积的平方,并通过多种方法实现。
2. 按给定比例分割一个角。
3. 求立方体与球体的比。
4. 求两条给定线段之间的任意数量的比例中项。
5. 描述具有任意边数的正多边形。
6. 求圆象限的重心。
7. 求所有类型抛物线的重心。

他是第一个构造并证明这些的人,此外还有许多其他东西(因为它们将出现在他的著作中,所以不那么重要),我略过不提。

他去世时91岁,在那个时代这是很了不起的年龄。87岁时,他完成了将《伊利亚特》和《奥德赛》译成英文韵文的工作,并离开了居住多年的伦敦,与他一生关系如此密切的卡文迪什家族一起度过了最后几年。91岁时,就在去世前不久,他还在写另一本关于化圆为方的书。献词中有这样一句话:-

于是,在我用不同方法对这个问题给予了足够关注之后——这些方法不被几何学教授们所理解——我加上了这个最新的方法。

据记载,他最后的话是:-

我即将进行最后一次航行,一次进入黑暗的巨大飞跃。

让我们以最后的思考结束这本传记。如果霍布斯的数学毫无价值,为什么即使在过去几年里也有如此多的努力被投入到它上面(如参考文献所示)。毫无疑问,霍布斯的数学是错误的,但奇怪的是,这似乎并没有使它变得毫无价值!作为哲学家,他是一位领军人物,对政治思想产生了重大影响。

参考文献

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