通信那些事儿(下册)
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第三十回 天才专家亥维赛,啃老济公脾气怪

完本回主角的素材后,我们立即就想起了济公。是呀,若论科学成就,亥维赛是当之无愧的通信大家。因为他首先将多达20个方程的麦克斯韦方程组简化为区区4个方程,以至电磁波的发现者赫兹都愿将该项成果的优先权拱手相让;因为他首先猜到了大气电离层的存在,从而圆满地解释了无线电为啥能沿地球表面传播;因为他正确地预言了电子的质量将随其速度趋近于光速而增加。难怪虽然他没有学历,只是靠自学成才,但德国哥廷根大学授予他名誉博士头衔,英国皇家学会也选他为院士,英国电气工程师学会将第一枚“法拉第奖章”授予他,国际天文学联合会将月球背面的一个大型撞击坑命名为“亥维赛环形山”。

若论科研方法嘛,嘿嘿,抱歉,还真不敢恭维,因为他主要依靠直觉和悟性,很少进行严格的数学论证和物理实验,而且几乎不遵守公认的规矩,甚至连符号体系都要自创一套。他拒绝参加科学界的一切活动,当时的许多科学家都很难接受他,甚至拿他当疯子。而孤独的他对别人的讥讽完全视而不见,听而不闻,照样我行我素,正如其他高僧都在吃斋念佛、静心修行,而济公偏要“酒肉穿肠过,佛祖心中留”一样。

若论个人生活嘛,他与济公相比有过之而不无不及,何止是“鞋儿破,帽儿破,身上的袈裟破;你笑我,他笑我,一把扇儿破”。至于他的一生究竟是喜是悲,这倒真难说。在常人的眼里,他的一生绝对是悲剧,是少有的大悲剧;但在他的眼里,也许是喜剧,因为他终生都乐观而风趣。他本有多次机会轻松跳出“困境”,但他始终岿然不动。但无论怎样,他为人类做出的巨大贡献都不可磨灭,后人对他的感谢和敬意更不可或缺。

不过,必须指出:正如济公承认“世人若学我,如同进魔道”一样,建议读者也别盲目学习亥维赛。在科研思路上,我们学不会他的神来之笔;在个人生活上,我们更别模仿他那超级苦行僧般的活法。好了,下面有请主角登场。

1850年,道光皇帝驾崩,咸丰皇帝即位,林则徐也在同年去世。这一年5月18日,在家中排行老四的奥利弗·亥维赛(Oliver Heaviside)诞生于英国伦敦贫民区卡姆登镇。幼年时,由于患上猩红热,他的听力严重受损,这为他后来的古怪脾气的形成埋下了隐患。爸爸是个木匠,挣钱不多,孩子不少,所以亥维赛从小就穷惯了,反而对钱财没啥感觉,以至穷了一辈子,即使发财机会就在眼前,他也不愿动一下手指或点一下头。妈妈一边在别人家里当保姆,一边在女子小学教书。在小学阶段,他挤在妈妈的班上与姑娘们蹭课。这虽节省了学费,但对他后来的性格产生了影响。

亥维赛曾接受过中学教育,而且在15岁那年的毕业考试中得过高分,不过他的几何成绩一直很差。对此,他有自己的一番歪理。由此可见,他其实很早就有了学术主见。他坚持认为“几何学不该建立在公理上,而应当由实验来创立”。他终生都坚持这个奇怪的观点,不断在各种场合呼吁教育界“不要强迫学生从欧几里得几何学起,那是在浪费时间”。他甚至反对学生过早接受逻辑训练,认为“逻辑分析可以慢慢来,反正它是永恒的”。再后来,他开始反对严格的数学证明,认为“拘泥于公式的严格证明只会令科研止步不前”。为此,他还形象地反驳说:“难道在搞清消化机理前就不能进食吗?”我们无意肯定或否定他的这些观点,只想指出:一方面,在他后来的整个科研生涯中,这种“离经叛道”的做法简直数不胜数,他自然很难被人们接受;另一方面,他自己的研究确实也缺乏逻辑和数学的严密性,但奇怪的是他依靠直觉得出的大部分结果基本上正确。

由于太穷,从16岁起,他就离开了学校。起初,他在电报发明者惠斯通姨父的鼓励下自学了莫尔斯电码,然后成为一家电报公司的职员,负责测量电报速度。很快,他就凭直觉发现了一个奇怪现象:接收电报的速度比发出电报的速度快约40%。从此,他就开始研究电报信号的传输理论,并在6年后连续发表了4篇论文,大胆提出了“多路多工电报”的想法。他还很认真地与哥哥一起,在24岁那年进行了双工电报实验。这也算如今常见的双向通信的源头吧。在半个多世纪后,控制论创始人维纳高度评价说:通信能发展到如今的双工形式,亥维赛功不可没。

不知何故,亥维赛竟在事业蒸蒸日上之际,在24岁那年突然辞职回家,从此开始了啃老生活,一辈子未婚,更无子女。对此怪象,史学家给出了多种解释:其一说他与同事的关系紧张,被排挤出公司;其二说他的听力下降,无法胜任工作;其三说他希望全身心投入科研。无论哪种原因,事实都是他从此真的就成了一位全职业余科学家,一位昼夜颠倒的业余科学家。

两年后,26岁的他又取得了一项震惊通信界的成果,他修正了此前20年由当时的顶级科学家、能量守恒定律的发现者开尔文提出的一个电报方程。这本是学术问题,可不知何故引起了一场轩然大波。工程师视之为异端,学术刊物拒绝发表其论文,政府官员也成了他的对立面,产业巨头更卷入争端,齐声否定他。有人骂他是疯子,有人笑他是狂人。

他真的错了吗?没有!13年后,开尔文在一次演讲中公开赞赏了亥维赛的改进,对他曾遭受的不公表示同情,还专门写信安慰他说:“很高兴你改进了电报方程,只是现在人们还没意识到它的重要性,没能给出全面公正的评价,因为你的论文确实难懂,这才是过去误会的主因。”23年后,亥维赛电报方程的预言终于被另一位教授证实。与此同时,一家电报公司也独立取得了类似的发明专利。这本该是值得庆贺的好事,结果却又节外生枝,甚至引来了产权纠纷。原来这位教授与这家公司打起了官司,法院将专利权判给了这位教授。这家公司则想釜底抽薪,试图从亥维赛手中买走改进版电报方程,从而夺回教授的发明权。可哪知亥维赛竟不愿得到这笔巨款。这位教授也公开承认其灵感来自亥维赛,并表示愿与他分享专利,可亥维赛压根儿不动心。如今,该电报方程与信息论一样,都成了现代通信理论的重要里程碑。

亥维赛的第一项代表性成就是他在35岁那年将此前30年由麦克斯韦提出的、由多达20个方程组成的、异常复杂的麦克斯韦方程组简化成了区区4个方程。从此,它们就以此形式进入了教科书。若只看时间,其实赫兹更早就简化了麦克斯韦方程组,但亥维赛的工作更漂亮。所以,赫兹在1889年3月21日写信给亥维赛说:“我非常赞同你的观点,你比麦克斯韦走得远,若他还活着的话,他也一定会承认你的优先权。”

亥维赛还有一项招来抨击的重大成就,只不过这次出手的是数学家。他在42岁那年仅靠直觉就建立了一套算子微积分,但全无严格证明。这在数学界无异于胡说八道,完全不被承认。但后来的事实证明,他再一次蒙冤。他的这套理论在24年后被另一位数学家严格证明,26年后甚至被认为是“19世纪晚期最重要的三项数学成就之一”。

亥维赛的第二项代表性成就是他在52岁那年成功地预言了电离层的存在。他说:大气中存在一个足以导电的电离层,无线电波在这个电离层和地面之间来回反射,从而绕过地表,传遍全球。20年后,英国科学家果然在离地90千米的大气层中找到了电离层。亥维赛的成就还有很多,这里就不再细述了。

很奇怪,亥维赛为啥总像济公那样不被同行理解,不断蒙冤呢?坦率地说,这肯定与他的怪诞性格有关。他到底有多怪呢?反正怪得出奇!

早在26岁时,其他科学家就曾热情地伸出橄榄枝,英国电报工程师协会推荐他为理事。但他只因看不惯某位理事的个人作风,就拒绝参会。后来,他因穷得交不起会费,最终被除名,从此深居简出。有人要给他颁发“休斯奖章”,他拒绝了;美国电气工程师协会要授予他名誉称号,他拒绝了。他从未参加过任何社交活动,贵族的邀请他拒绝,同行的邀请他拒绝,甚至连赫兹等的诚意邀请他也拒绝。

在他39岁时,父亲去世了;在他41岁时,母亲也去世了。从此,他无老可啃,生活更艰难,主要靠亲友的资助和政府的院士津贴勉强度日。他生性好斗,老板们不敢聘他;他的论文不规范,学术刊物拒绝发表,以至他的众多论文都只能在低级的商业刊物上发表。在他44岁那年,三位物理学家见他穷得实在够呛,又怕伤他自尊,便好不容易替他争取到英国皇家学会发放的一笔救助金,结果他却断然拒绝,甚至高傲地说道:救助即施舍,只有那些既无能力也无朋友的人才够格接受施舍。后来,诺贝尔奖得主瑞利爵士亲自出面,向政府反复请求,终于从他64岁那年起,将其院士津贴破例提高到每年220英镑。这笔钱在当时意味着什么呢?答案就藏在生活必需的燃料费中。据他的一位学生的介绍,亥维赛在冬天是这样取暖的:工作前,他先穿上所有衣服,严闭门窗,再打开暖气,只将温度维持在不冻手脚的水平,然后点燃一支雪茄,开始写作。学生们都被屋内混浊的空气憋得难受,只好偷偷溜走。为了节约燃料,他特选了一口薄底锅做饭,烧熟就吃,或一边烧一边吃,绝不多烧一秒钟煤气。但即使如此,每年的燃料费也高达100英镑。

他家门口的信箱里除了偶有亲友来信外,主要就是煤气公司的催账单和法院的传票等。为了不被打扰,他经常先从屋外锁好门,再从窗户爬入室内,再紧闭窗帘。反正他是聋子,任由催债者怎么敲门,他也能心无旁骛地遨游在科学的海洋中。后来,法院搬走了他的家具抵债。再后来,在他71岁那年,催债不成的煤气公司干脆拆了他家的煤气管。邻居见他在楼道里又蹦又跳,便好心邀他进屋坐坐,他却风趣地说道:“天才咋怕冷呢?”幸好那年一位法国友人“借”给他150英镑,亲友们也不时支援些蜡烛,他才勉强熬过了要命的严冬。也正是在这一年,他获得了“法拉第奖章”。在隆重的颁奖仪式上,他却大发雷霆,抱怨仪式太奢侈,甚至指责不该用金子制作奖章。直到被告知那只是铜质奖章时,他才露出笑容。

亥维赛在晚年全靠一位好心的片警定时送来食物维生。这位好心人在门口使劲吹哨,才能叫出他来吃饭。即使如此,他仍调侃说自己是社会“蛀虫”,将那些帮助过他的亲友称为“蛀虫会员”,还自封为“蛀虫会长”,常提醒大家称他为“蛀虫阁下”,甚至其签名最后都改为了“蛀虫亥维赛”。

1925年2月3日,亥维赛在昏暗的房间里孤独地离开了人世,享年74岁。据说,他去世的消息公布后,小偷竟盗走了他即将完成的《电磁理论》第四卷手稿,至今下落不明。唉,亥维赛这位洋济公的一生还真是传奇!