吉布斯(1839-1903)
Josiah Willard Gibbs
你曾否夜里一個人，
走到屋外或是海邊，
看到滿天的星斗，
明亮又不可計算，
啊，宇宙太偉大了！
科學家愛因斯坦曾經說過一句話
"宇宙最大的奧秘，
竟是它含有一些不變的法則，
能讓人類去了解它。"
本文敘述一個科學家，
一生遭遇 許多悲慘的打擊，
卻因著對耶穌基督的信仰，
與對數學物理法則認知的熱忱，
給人類帶來杰出的貢獻。
你如果在課本里讀過吉布斯自由能（Gibbs Free Energy），
這就是他。
有人說他是天才，
有人說他是白痴，
你說呢？
吉布斯被公認為十九世紀美國最偉大的數學，物理學家。是美國歷史上第一位博士。有人說；他是白痴，又有人說；他是天才，讓我們看看這位被人爭議的科學家，他鮮為人知的故事。
一八三九年二月十日，出生于美國康乃狄克州，他家就住在耶魯大學旁邊。父親是大學古典文學系的教授，母親更是來自著名的學者世家。幾代的祖先都是大學校長。照理說，吉布斯生長在這樣的環境，應該一生都非常幸福。過一個完美的人生。然而，事實卻正相反。他一生充滿病痛，孤獨，甚至貧窮。可憐的吉布斯，從小身體就非常的差，沒有辦法與其他小朋友一起經常上學讀書。所以打球、社交、及學校一切的活動都遠離他。他唯一的戶外活動，就是在附近的小山慢慢獨行。他唯一的朋友，就是他的父母親。他的父母，不但是他的朋友，也是他的老師。特別是他的母親，教導他數學，常常從生活中提出一些奇怪的問題，帶著他一起去思索、觀察、計算一直到找到答案為止。譬如會問他：「樹幹是什麼形狀？」吉布斯會回答：「圓形，媽媽。」 「你怎麼知道？量過嗎？」媽媽問：「沒有，不過我覺得是圓的。」吉布斯回答，「覺得？要不要一齊量量看是不是真是圓形？」媽媽問，「啊，不完全是，」「不是嗎？為什麼是這種形狀？」吉布斯就這樣在媽媽親切的談話中，學到許多自然界的知識。
媽媽像一把開啟大自然秘密的小鑰匙，為他打開了智慧之門。
當身體慢慢療養好後，吉布斯可以進入耶魯大學了。本來是好的開始，然而，家裏突然慘遭不幸，一下子奪去他最愛的父母及兩個妹妹的性命。這個突然而來的打擊，使他非常痛苦，誰能教他面對外面的世界？誰在支持他繼續下去？誰是他的良師益友呢？他變得更加孤獨，孤獨的思想與多病的身體，家庭的不幸，使他變得更親近神。這時神變成他唯一的朋友。常常他獨自在耶魯大學的小教堂裡，安靜禱告。從神那裡支取力量，繼續他的學習功課。
一八六零年代。美國開始建造橫越大陸的鐵軌。火車運輸的發展一日千里。火車的啟動與剎車，都需要各式各樣的齒輪帶動。吉布斯立刻發現，齒輪的設計需要幾何學。將齒輪轉動密切配合，可以減少摩擦力及減少燃料。也在快速火車進行下使緊急剎車時更安全。當時美國的教育蓬勃發展，教育被視為國家潛力最重要的投資。以往小學生教小學生，中學生教中學生，這時教育觀念開始改變。一定要大學生才能夠教中小學生。那誰教大學生？於是政府設立碩士博士訓練。一八六三年，吉布斯發表了幾何學研究設計火車齒輪。使他獲得美國歷史上第一位博士學位頭銜。本來這火車齒輪的改良研究可以帶給吉布斯財富與名利。然而這些不是吉布斯追求的東西。神給他的聰明智慧，是要將神給予大自然的不變動力發掘出來。愛因斯坦曾經說過一句話：宇宙最大的奧秘，竟是他含有一些不便的法則，能讓人類了解他。所以吉布斯放棄了工程應用。回到了傳統物理學上最基本的問題；熱量與功能的關係。這在當時是非常冷門的課。在耶魯找不到學習環境。他與兩個姊姊就去歐洲，再學習。吉布斯在巴黎、柏林、海森堡各一年，浸淫在各種關於熱學的環境中。三年後，他再回到美國耶魯大學，發現學校已經把職位給了別人。後來耶魯勉為其難得給他一個數學物理教授的頭銜。但是卻沒有薪水。吉布斯並不在意，他認為大學的可貴在于可以提供他一個自由思考的地方。整整九年，吉布斯在大學裏沒有拿過一塊錢，只靠他父母的有限積蓄過活。在這九年中，吉布斯發表了三篇熱力學的經典之作。寄給世界各地一百四十七個物理數學地科學家，請他們發表意見，幾乎所有人都讀不懂他的理論，再加上他從來不涉足一些科學研究的會議，沒有人知道這位吉布斯是何許人？有誰願意花腦筋去思想研究這位沒有名氣科學家的文章呢？然而神的安排卻是奇妙的。最後終於走出一位最傑出的科學大師。他是電磁學大師馬可仕•威兒。他站起來登高一呼說：「這個人對於解釋熱力學。超過所有德國科學家的研究了。」這時這些科學家，才回頭從紙削堆中找出這三篇文章研究。
當時美國的巴爾的摩城，約翰浦金師大學新成立，發現吉布斯這位大師級的人物，趕快聘請他。這時耶魯大學才想起這位九年沒有拿薪水的老師，但也只是給人家大學得三之二的薪水留他，念舊的吉布斯於是仍留在耶魯大學繼續教授，在學生的眼中，他是一位奇怪的老師，他常常沉思許久，或是望著天上的白雲。學生常常覺得，他教的是耶魯大學最深奧地一門課。他常問一些奇怪的問題。例如；如果將一杯冷水，加入一杯熱水，為什麼會變溫水？一塊木頭被火燒了就成為水、氣體和熱量。為什麼沒有人把氣體加水，加熱量反應變回那塊木頭？他常常不回答學生沒有事先想過的問題。他認為「老師不是用湯匙餵學生，而是像磨石磨練學生的思考使之更精確」。
數學是甚麼？吉布斯認為；「數學是一種語言，學數學的目的在于幫助學生，能夠以這種語言與大自然有精確的對話。數學不是解體技巧，而是在觀念上的推衍」「學習數學在乎專心，不容許有含糊，急促的結論。」他的吉布斯自由能定律。在今天的教課本上，都有他對矩正運算、動力學、力學、向量學完整條理的解說。他的一生就這樣默默的，將神給他的智慧，啟發大自然的奧秘帶給世界。聖經教導我們，立志做安靜人，辦自己的事，親手做工。吉布斯將神託付他的工作完成。一九零三年四月二十日，吉布斯與世長辭。回到天家接受神給他的獎賞也與他親愛的父母相見。他不要金錢名利，不要人對他的高歌頌德，祇要他的學生，在他喜愛的耶魯小教堂，朗誦幾段聖經，唱幾首他所喜愛的詩歌，作為對他的歡送。
本文改寫自科學大師的求學戀愛與理念（張文亮著－校園）