吉布斯(1839-1903)
Josiah Willard Gibbs

你曾否夜里一个人，
走到屋外或是海边，
看到满天的星斗，
明亮又不可计算，
啊，宇宙太伟大了！
科学家爱因斯坦曾经说过一句话：
"宇宙最大的奥秘，
竟是它含有一些不变的法则，
能让人类去了解它。"
本文叙述一个科学家，
一生遭遇 许多悲惨的打击，
却因着对耶稣基督的信仰，
与对数学物理法则认知的热忱，
给人类带来杰出的贡献。
你如果在课本里读过吉布斯自由能（Gibbs Free Energy），
这就是他。
有人说他是天才，
有人说他是白痴，
你说呢？


吉布斯被公认为十九世纪美国最伟大的数学，物理学家。是美国历史上第一位博士。有人说；他是白痴，又有人说；他是天才，让我们看看这位被人争议的科学家，他鲜为人知的故事。

一八三九年二月十日，出生于美国康乃狄克州，他家就住在耶鲁大学旁边。父亲是大学古典文学系的教授，母亲更是来自著名的学者世家。几代的祖先都是大学校长。照理说，吉布斯生长在这样的环境，应该一生都非常幸福。过一个完美的人生。然而，事实却正相反。他一生充满病痛，孤独，甚至贫穷。可怜的吉布斯，从小身体就非常的差，没有办法与其他小朋友一起经常上学读书。所以打球、社交、及学校一切的活动都远离他。他唯一的户外活动，就是在附近的小山慢慢独行。他唯一的朋友，就是他的父母亲。他的父母，不但是他的朋友，也是他的老师。特别是他的母亲，教导他数学，常常从生活中提出一些奇怪的问题，带著他一起去思索、观察、计算一直到找到答案为止。譬如会问他∶「树杆是什麽形状？」吉布斯会回答∶「圆形，妈妈。」 「你怎麽知道？量过吗？」妈妈问∶「没有，不过我觉得是圆的。」吉布斯回答，「觉得？要不要一齐量量看是不是真是圆形？」妈妈问，「啊，不完全是，」「不是吗？为什麽是这种形状？」吉布斯就这样在妈妈亲切的谈话中，学到许多自然界的知识。
妈妈像一把开启大自然秘密的小钥匙，为他打开了智慧之门。

当身体慢慢疗养好后，吉布斯可以进入耶鲁大学了。本来是好的开始，然而，家里突然惨遭不幸，一下子夺去他最爱的父母及两个妹妹的性命。这个突然而来的打击，使他非常痛苦，谁能教他面对外面的世界？谁在支持他继续下去？谁是他的良师益友呢？他变得更加孤独，孤独的思想与多病的身体，家庭的不幸，使他变得更亲近神。这时神变成他唯一的朋友。常常他独自在耶鲁大学的小教堂里，安静祷告。从神那里支取力量，继续他的学习功课。

一八六零年代。美国开始建造横越大陆的铁轨。火车运输的发展一日千里。火车的启动与刹车，都需要各式各样的齿轮带动。吉布斯立刻发现，齿轮的设计需要几何学。将齿轮转动密切配合，可以减少摩擦力及减少燃料。也在快速火车进行下使紧急刹车时更安全。当时美国的教育蓬勃发展，教育被视为国家潜力最重要的投资。以往小学生教小学生，中学生教中学生，这时教育观念开始改变。一定要大学生才能够教中小学生。那谁教大学生？於是政府设立硕士博士训练。一八六三年，吉布斯发表了几何学研究设计火车齿轮。使他获得美国历史上第一位博士学位头衔。本来这火车齿轮的改良研究可以带给吉布斯财富与名利。然而这些不是吉布斯追求的东西。神给他的聪明智慧，是要将神给予大自然的不变动力发掘出来。爱因斯坦曾经说过一句话∶宇宙最大的奥秘，竟是他含有一些不便的法则，能让人类了解他。所以吉布斯放弃了工程应用。回到了传统物理学上最基本的问题；热量与功能的关系。这在当时是非常冷门的课。在耶鲁找不到学习环境。他与两个姊姊就去欧洲，再学习。吉布斯在巴黎、柏林、海森堡各一年，浸淫在各种关於热学的环境中。三年后，他再回到美国耶鲁大学，发现学校已经把职位给了别人。后来耶鲁勉为其难得给他一个数学物理教授的头衔。但是却没有薪水。吉布斯并不在意，他认为大学的可贵在于可以提供他一个自由思考的地方。整整九年，吉布斯在大学里没有拿过一块钱，只靠他父母的有限积蓄过活。在这九年中，吉布斯发表了三篇热力学的经典之作。寄给世界各地一百四十七个物理数学地科学家，请他们发表意见，几乎所有人都读不懂他的理论，再加上他从来不涉足一些科学研究的会议，没有人知道这位吉布斯是何许人？有谁愿意花脑筋去思想研究这位没有名气科学家的文章呢？然而神的安排却是奇妙的。最后终於走出一位最出名的科学大师。他是电磁学大师马可仕·威儿。他站起来登高一呼说∶「这个人对於解释热力学。超过所有德国科学家的研究了。」这时这些科学家，才回头从纸削堆中找出这三篇文章研究。

当时美国的巴尔的摩城，约翰浦金师大学新成立，发现吉布斯这位大师级的人物，赶快聘请他。这时耶鲁大学才想起这位九年没有拿薪水的老师，但也只是给人家大学得三之二的薪水留他，念旧的吉布斯於是仍留在耶鲁大学继续教授，在学生的眼中，他是一位奇怪的老师，他常常沉思许久，或是望著天上的白云。学生常常觉得，他教的是耶鲁大学最深奥地一门课。他常问一些奇怪的问题。例如；如果将一杯冷水，加入一杯热水，为什麽会变温水？一块木头被火烧了就成为水、气体和热量。为什麽没有人把气体加水，加热量反应变回那块木头？他常常不回答学生没有事先想过的问题。他认为「老师不是用汤匙喂学生，而是像磨石磨练学生的思考使之更精确」。

数学是甚麽？吉布斯认为；「数学是一种语言，学数学的目的在于帮助学生，能够以这种语言与大自然有精确的对话。数学不是解体技巧，而是在观念上的推衍」「学习数学在乎专心，不容许有含糊，急促的结论。」他的吉布斯自由能定律。在今天的教课本上，都有他对矩正运算、动力学、力学、向量学完整条理的解说。他的一生就这样默默的，将神给他的智慧，启发大自然的奥秘带给世界。圣经教导我们，立志做安静人，办自己的事，亲手做工。吉布斯将神付他的工作完成。一九零三年四月二十日，吉布斯与世长辞。回到天家接受神给他的奖赏也与他亲爱的父母相见。他不要金钱名利，不要人对他的高歌颂德，只要他的学生，在他喜爱的耶鲁小教堂里，朗诵几段圣经，唱几首他所喜爱的诗歌，作为对他的欢送。

本文改写自科学大师的求学恋爱与理念（张文亮著－校园）