牛頓和萊布尼茲(Leibniz) 是微積分的共同發明人。一個在英國一個在德國,兩人各領一方山頭互不相讓。萊布尼茲有位好朋友,著名的瑞士數學家,約翰伯努利 (Johann Bernoulli),在1696年的六月他在一份期刊上發表了一個數學題目,向全世界的數學家發出挑戰,看誰能在半年之內解出它的答案。這個問題是這樣的,
有兩點A和B,他們有不同的高度和位置,有一個質量為M的物體從較高的A點到B點,在只有重力的作用下,請問沿著哪一條路徑可以讓這個物體在最短時間從A點滑行到達B點 ?
這個問題就是著名的最短時間問題(Brachistochrone)。在此之前伽利略曾試圖解決這個問題,但給出的答案是錯的。伯努利自認得到正確的答案,就向大家提出挑戰。這下子難倒了當時歐洲所有的數學家。伯努利作為萊布尼茲的好朋友,顯然是想要炫耀世界上只有萊布尼茲和他能解決這個問題。半年過後,沒有人交出答案。於是他們把期限又延長了一年,希望有多一點人能夠參與。
當這個問題傳到牛頓那裡已是隔年的一月。那時他已五十多歲,在學術上功成名就,正忙於皇家鑄幣廠的工作,有一天他下了班回到家中,看到這個問題,自然知道這是伯努利向他的挑戰。 他怎能服輸,於是坐下來開始計算,從下午四點一直搞到第二天凌晨四點終於把這個問題解決。第二天他把答案用匿名的方式送出去發表。當截止日期到的時候,伯努利一共收到五份正確的答案。除了他自己和萊布尼茲之外,還有一份是他哥哥的,一份是萊布尼茲另一位學生l’Hopital的,最後就是這份匿名的。前面四位都是萊布尼茲陣營的,只有最後這一位來自英國,不知是誰的。但當他一看到這第五份的解答,馬上就知道這一定是牛頓所作。他嘆服於牛頓的能力,就說了這一句有名的話,“當你看到這付爪子的時候,就知道那是一頭獅子”。
無庸置疑的,在科學界牛頓是一頭獅子,是山中之王。中國人的成語說,露出馬腳。當你是一頭獅子的時候,當然露出來的就是爪子了。牛頓把這個問題解出來的那一天是1697年1月29日,也就是324年前的今天。各位要不要試試看去解這個問題?你也許和牛頓一樣偉大。
附註:
故事的主角,約翰伯努利,他家總共出了七八住著名的數學和物理學家。他哥哥 Jacob Bernoulli,也就是故事中也提出解答的那一位,也是數學教授。他的兒子, Daniel Bernoulli,是我們所熟知的伯努利原理的創建人。他還有其他的兒孫也都是著名的數學家。他還有一個名氣比他更大的學生,響噹噹的數學家歐拉(Euler)。所以他是絕對有資格向牛頓挑戰的。