十八世紀，歐洲正值啟蒙運動（Enlightenment），崇尚理性，強調勇於求知、挑戰權威；當時的思想家普遍認為，理性的發展可以為人類帶來福祉、改善社會與生活——這樣的信念其來有自：從哥白尼創立日心說、1543年出版《天體運行論》開始，到1632年伽利略的《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》為哥白尼辯護，再到牛頓於1687年發表《自然哲學的數學原理》（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica，簡稱Principia），闡述三大運動定律和萬有引力定律，人類對世界的理解，產生翻天覆地的變化；同時，不只物理學，包括數學、化學、生物學等等，都出現突破性進展。
史稱科學革命的這段時期，大大加深了人們對理性求取知識的信心。
然而，每當有新的科學理論出現，社會不見得能馬上接受，或要經歷觀點的衝突與思想的轉化；隨著證據越來越多，最後才獲得大多數人認同。牛頓在發表他的理論之初，同樣面臨其他學說的競爭；其之所以能夠廣為人知、最終成為學界主流，某位女性居功厥偉──她參與了十八世紀學派間的論戰，也是史上第一位深刻理解牛頓學說的女性；她將牛頓以拉丁文寫成、內容艱澀的《自然哲學的數學原理》翻譯成法文，並鉅細靡遺地加上自己的解說和註釋。法國當時是歐洲最強盛的國家，《自然哲學的數學原理》法文版的出現，對牛頓思想的普及帶來很大幫助，也間接促進其地位的確立。奈何她的婚外情人名聲太過響亮，使其推廣科學的成就往往被後人忽略。
她，就是埃米莉．沙特萊（Émilie du Châtelet）。
良好的家世與顯赫的婚姻
加布里埃勒．埃米莉．勒托內利耶．德布勒特伊（Gabrielle Émilie Le Tonnelier de Breteuil）出生於1706年12月17日的巴黎。她的父親是服務法國路易十四朝廷的高級官員，也是文學愛好者，常定期邀請文人至其寓所聚會。因著良好家世，埃米莉從小就接受多元的教育，學習外語、馬術、體能、戲劇、舞蹈和音樂等等，甚至也被鼓勵發展科學和數學上的興趣（這對當時的女性來說是可遇不可求的），還認識許多知名學者與作家。年僅十二歲，埃米莉便能說流利的拉丁文、義大利文、希臘文與德文；到了十六歲，更被父親引介至凡爾賽宮，與其他王公貴族交遊。在當時的法國，很難有比這更優渥的童年了。
只不過，就算擁有再顯赫的出身與再高的學識，埃米莉都無法決定自己的終身大事。十九歲的時候，她接受家裡安排，嫁給大她十歲的軍官──沙特萊－羅蒙侯爵（Marquis du Châtelet-Lomont）。成為夫妻的兩人，卻一絲共同點都沒有：她聰明、機智、喜歡接觸新知，沙特萊－羅蒙卻很遲鈍、沒有智識上的興趣；她喜歡巴黎以及宮廷的社交生活，丈夫卻因職務之故長期不在巴黎，社交圈也僅止於軍中同袍。對埃米莉而言，這段婚姻完全沒有任何激情成份，只是盡義務罷了。然而，這樁婚事倒也不是沒有好處──埃米莉得到了更高的社經地位，甚至擁有在皇后面前坐凳子的特權，旅行時還能有自己的隨扈。而伴隨婚姻而來的，是豐富的物質生活，與填補不了的感情空虛。
沙特萊－羅蒙侯爵作為邊境地帶的領主，常需要參與戰事。丈夫遠行時，埃米莉就回到巴黎，參加凡爾賽宮的社交活動，包括賭博，更是皇后牌桌上的常客。結婚之後數年，他們的子女相繼出生，年僅二十多歲的埃米莉，已是三個孩子的媽。當時的貴族家庭，父母並不親自照顧小孩，孩子出生後便給奶媽帶大；她就跟當時其他的貴族女性一樣，不用負擔子女的照料和家事，生活奢華、喜歡華貴的衣服和鞋子、穿戴價格高昂的首飾。
這時候的埃米莉，還很難讓人想像，有朝一日將成為十八世紀屈指可數的女性科學家。
與伏爾泰的相遇，成了邁向科學的契機
1733年，就在埃米莉放縱於巴黎的紙醉金迷時，能夠幫助她展現才華的人出現了──長她十二歲的阿魯埃（François-Marie Arouet），筆名伏爾泰（Voltaire）。
伏爾泰是優秀的思想家和哲學家／作家，也是啟蒙運動的代表人物；他常年批評時政與羅馬教廷，宣揚公民權、宗教自由以及政教分離；因為曾在英格蘭住過，伏爾泰對牛頓及其他英國學者的思想很是熟悉。雖然兩人早在多年前就打過照面，年輕的他們並沒有發展出長期的友誼關係；而這次相會，機智風趣的伏爾泰，馬上就和埃米莉成為很好的朋友，一起參加歌劇、戲劇、出入凡爾賽宮。
在那個年代，自然科學尚未獨立成為學門，只被歸類為哲學的一個分支──自然哲學；因為埃米莉對自然哲學很有興趣，伏爾泰於是引介巴黎最熟悉牛頓理論的科學家莫佩爾蒂[1]（Pierre-Louis Moreau de Maupertuis），給她上科學和數學課。
長期處於情感匱乏狀態的埃米莉，見到年紀相近、又是科學家的青年才俊莫佩爾蒂，瞬間墜入情網。她顧不得自身已婚，宛如少女情竇初開那般，將愛慕轉化為綿綿不絕的情書。然而，莫佩爾蒂或許對埃米莉過於濃烈的愛意感到負擔，轉而請另一位學者克萊羅[2]（Alexis-Claude Clairaut）代替自己教導她。比埃米莉小七歲的克萊羅，是天份洋溢的數學家，聞名歐洲；他不但和埃米莉成為一生的朋友，也是其日後科學工作的夥伴。
或許可以說，埃米莉能在科學路上有所成就，除了靠自身天份與努力外，也多虧這三位益友在途中的幫助。
遠離塵囂
1735年，伏爾泰因為出版的新書觸怒法國政府，被迫離開巴黎；埃米莉提供位於法國東部的上馬恩省（Haute-Marne）、距巴黎275公里的西雷莊園（Château de Cirey）給伏爾泰避難。過了幾個月，埃米莉也搬到西雷莊園與伏爾泰同住。此時的兩人，已成為熱戀中的情侶；沙特萊－羅蒙侯爵，也就是埃米莉的丈夫，對妻子另結新歡抱持默許的態度──畢竟他們的婚姻早就名存實亡。
西雷莊園成為兩人哲學／科學工作的中心，房間擺滿書籍和科學儀器，藏書量甚至媲美大學圖書館。和學術圈保持密切聯繫的同時，他們也邀請學者／朋友到莊園拜訪或長住。兩人遠離了巴黎社交圈，也遠離閒言閒語；白天研讀科學，晚上和朋友開宴會同歡。這時候的埃米莉，生活有好一部份重心都轉移到數學和科學上，即使短暫回巴黎也不忘記學習；她更將西雷莊園稱為「哲學與理性之地」。
在科學圈的初試啼聲
1737年，法國皇家科學院（現為法國科學院）的年度論文競賽，主題是火的本質與傳播。埃米莉寫了139頁的論文，嘗試整理所有已知的火焰性質並做出論述。雖然沒有提出新的實驗發現或理論，但她在論文裡提到：「太陽的光線呈現黃色，所以相較於其他顏色的光，太陽在本質上必然投射出較多的黃光。⋯⋯很有可能在其他的（恆星）系統，有的太陽會投射出更多紅色、或綠色等等的光線⋯⋯」這段推測與目前的科學認知，在概念上非常接近。
後來，論文獎項由瑞士出身的數學家歐拉[3]（Leonhard Euler）和另外兩位學者奪得；這讓埃米莉、以及也有參加競賽的伏爾泰傷心極了，埃米莉甚至寫信，向評審之一的老朋友莫佩爾蒂抱怨。此時的她並不知道，贏得殊榮的歐拉將成為有史以來最偉大的數學家之一，輸給歐拉一點都不是什麼可恥的事。無論如何，1738年，法國皇家科學院將參與競賽的優秀論文彙整出版，其中便包括埃米莉和伏爾泰的論文。
《物理學教程》的出版
1740年，鑑於當時的法文物理學教科書都已過時，沒有納入近幾十年的物理學發展，在朋友勸說下，埃米莉將她教導兒子的物理學基礎內容整理成冊，匿名出版《物理學教程》（Institutions de Physique）。事實上，埃米莉對出書並不陌生：兩年前，伏爾泰出版著名的《牛頓哲學要素》（Éléments de la philosophie de Newton），嘗試為牛頓哲學提供清楚易懂的解釋；一般相信埃米莉對這本書的內容貢獻良多，只是沒有被列為作者。
《物理學教程》主要在介紹當時（尤其是牛頓）的物理學理論，但同時也採用知名數學家萊布尼茲[4]（Gottfried Wilhelm Leibniz）的觀點，討論當時最前沿的物理學爭議──活力（vis viva，意為活著的力）。早在十七世紀，聲名遠播的哲學家笛卡兒[5]（René Descartes）及其追隨者便提出，在力學系統內，若把每個物體的「質量」[6]和其「速率」相乘，再加總起來，會是守恆的。過了幾十年，萊布尼茲卻聲稱，真正守恆的量，是把每個物體的「質量」和其「速率的平方」相乘，再加總──他把這個物理量稱為活力。同時，牛頓也參了一腳：他指出，在某些特定系統裡（例如兩個軟物體互撞），萊布尼茲的說法顯然有誤。
十八世紀的學界，對動量、力、功、能量、質量這些我們現今熟知的概念並不清楚。活力的爭議會延續這麼多年，一方面是因對詞彙的運用與定義不清，另一方面學界也找不到所有狀況都適用的原則。
埃米莉本身雖然是牛頓學說的支持者，但在《物理學教程》中，進一步發展萊布尼茲的觀點，並採用當時另一位科學家的實驗觀測，論證活力應該要正比於「速率的平方」才對。沒想到，這本書關於活力的討論，後來卻引起軒然大波。
接踵而來的人際糾紛、歧視與批評
埃米莉在撰寫《物理學教程》的時候，曾就萊布尼茲的理論向某位學者請教。然而，這位學者後來卻散布謠言，聲稱埃米莉正在寫的書抄襲他的著作；埃米莉自然是一概否認。換個角度想，既然埃米莉曾向其諮詢，那麼書中針對萊布尼茲學說的介紹，有一定程度受到對方的觀點影響，或許也不是那麼奇怪。無論如何，這件事後來不了了之，《物理學教程》也順利出版。世人無從得知兩人之間究竟發生什麼事，只懷疑是跟金錢糾紛有關。
福無雙至禍不單行，在《物理學教程》出版後不久，法國皇家科學院的秘書德邁蘭（Jean-Jacques d’Ortous de Mairan）發表公開信，質疑書中內容。原來，埃米莉在《物理學教程》裡，除了採用萊布尼茲的觀點之外，還評論了德邁蘭支持笛卡兒／牛頓一派的論文；德邁蘭作為堂堂學者，又是皇家科學院的秘書，實在無法忍受被學界名不見經傳的女人批評。在公開信中，德邁蘭質疑女人善變、埃米莉腦袋有問題，並堅持埃米莉錯誤詮釋他的科學工作、對數學的理解也不完全。
埃米莉無法忍受德邁蘭的無稽之談；她即時針對信中批評，以體面、整潔的語調逐一反駁，並將回應寄給皇家科學院眾多成員。埃米莉一戰成名，也讓眾人看到她確實學有專精。為此，在1742年《物理學教程》再版裡，埃米莉除了就部份內容做修改之外，也把自己和德邁蘭隔空交火的信件附上，讓讀者自行判斷孰是孰非。這次她不但不再隱去姓名，還加上自己的畫像。一般而言，人們大多認為埃米莉在這次爭論中贏了德邁蘭。
從科學發展史的角度來看，埃米莉的《物理學教程》，是一本嘗試向法語國家推銷英國學說，卻又努力不傷害國家民族感情的著作──大自然畢竟不分國界。她特地旁徵博引許多法文參考資料，以作為論述的佐證；像是，莫佩爾蒂和克萊羅於1736年率領法國遠征隊，到芬蘭的拉普蘭（Lapland）測量子午線長度，最終證實地球為扁圓形──跟莫佩爾蒂和克萊羅基於牛頓理論的研究結果吻合。這本書將牛頓學說的基本概念，包括物體的運動以及萬有引力，介紹給一般大眾。可以說，《物理學教程》的撰寫，以及引發的一系列討論，都讓埃米莉更有能力面對她畢生最大的成就──翻譯牛頓的《自然哲學的數學原理》。
埋首新計畫：《自然哲學的數學原理》的翻譯工作
好些年來，伏爾泰和埃米莉在西雷莊園過著只羨鴛鴦不羨仙的生活，然而再親密的伴侶終究還是得面對時間的考驗。1743年以後，兩人的互動充滿緊張與爭吵；伏爾泰出外旅行時，寄給埃米莉的信不但越來越少，內容也不再情話綿綿。他們的關係，就在伏爾泰出軌後嘎然而止──儘管如此，兩人可能過於習慣彼此，分手後還是一起旅行、一起生活。
失去了感情上的寄託，埃米莉埋首書堆，專注於牛頓哲學的研究。1745年，她展開新計畫，打算將牛頓的科學鉅作《自然哲學的數學原理》由拉丁文翻譯成法文。當時牛頓已去世18年，《自然哲學的數學原理》也已問世58年，卻一直沒有完整的法文譯本。這本書充滿了複雜難解的數學，沒有兩把刷子是翻譯不來的。對埃米莉而言，這個工作不但可以讓自己的學識被眾人肯認，二來她也希望能夠增加眾人對牛頓學說的接受度──基本上，當時牛頓的理論只在英國廣為流傳，並不被歐洲大陸多數學者認同。
1745年末到1746年初，待法國政府和出版社的同意都下來之後，埃米莉終於能夠著手進行這將讓她聲名遠播的計畫。因為書中許多地方都需要用數學重新驗證並做解釋，她於是找了克萊羅協助處理數學的部份。《自然哲學的數學原理》是大部頭著作，共分三本；前兩本講述物體的運動，第三本則談論牛頓的世界體系，尤其是萬有引力在天文學（包括太陽系）上的應用。埃米莉花了兩年多，還沒能將翻譯完成。
轟轟烈烈地去愛
1748年，埃米莉和伏爾泰到呂內維爾[7]（Lunéville）旅行，拜訪他們的朋友、也是當時法國皇后的父親──前波蘭國王萊什琴斯基（Stanisław Leszczyński），史稱斯坦尼斯瓦夫一世。在那裡，埃米莉認識了聖－蘭伯特（Jean-François de Saint-Lambert），一個平凡乏味、在學識上也不如她的詩人。
愛情或許真的沒什麼道理可言，埃米莉愛上了聖－蘭伯特。在呂內維爾的日子，她瘋狂得不顧一切：不顧對方才學平庸、不顧自己的地位、不顧親人和朋友的看法、捨棄了翻譯工作，一心只想著情人；她經常寫情書給聖－蘭伯特，來回穿梭於兩人的房間。這是埃米莉最後一次轟轟烈烈的戀愛，愛上一個在各方面完全都不如她的人。
一開始，伏爾泰對兩人的曖昧裝作不知情，但事情演變到後來，就算再遲鈍的人都看得出來他們關係匪淺。儘管伏爾泰和埃米莉已經分手，也曾有過爭吵、衝突，但他和埃米莉之間的感情非常深刻，兩人十多年來一直是生活和學識上的好夥伴──伏爾泰再也不能坐視不管了！
伏爾泰半強迫地把埃米莉帶回巴黎，卻發現一切都已太遲──埃米莉懷孕了。在現代，與婚外情人有孩子雖然並不少見，但在多數人眼裡也不是什麼光榮的事；考量到當時的年代，以及埃米莉的貴族身份，想必不是打哈哈就能過去的。
沒辦法之下，埃米莉只得和伏爾泰商談，如何把懷孕的消息告知她的丈夫，沙特萊－羅蒙侯爵。就在某一天，兩人找了聖－蘭伯特和沙特萊－羅蒙，齊聚西雷莊園，打算把事情交待清楚。出乎意料地，沙特萊－羅蒙侯爵最終接受了這個事實。
鞠躬盡瘁，死而後已
解決懷孕的事情後，埃米莉在巴黎繼續翻譯工作，克萊羅每天也都會來幫忙她。直到1749年6月，已經六個月身孕的埃米莉，才和伏爾泰啟程前往呂內維爾待產。
儘管是高齡產婦，埃米莉仍然不眠不休地工作，希望趕在第四個孩子出生前，將翻譯工作做完。完成書稿的最後一個月，她常常每天工作十七個小時，到凌晨五點才休息；當睡魔來襲，她就把雙臂浸到冰水裡，以恢復專注。《自然哲學的數學原理》翻譯，埃米莉在臨盆前幾天才大功告成。
1749年9月4日，埃米莉生下一個小女嬰；過程看似順利，之後她卻開始發燒，病情每況愈下。到了9月10日晚上，在丈夫、以及前後任情人伏爾泰和聖－蘭伯特的環繞下，埃米莉撒手人寰。她的小孩在活了一些時日後，也跟隨母親的腳步而去。
伏爾泰對埃米莉的死悲痛不已；在給普魯士國王腓特烈二世（Frederick II）的信中，他寫到：「我失去了一個認識二十五年的朋友、缺點是身為女人的偉大男人──全巴黎都尊崇與為之哀悼。」雖然從現代性別平等的角度來看，這句話很有問題，卻是十八世紀的伏爾泰，所能給予女性的最高讚美。
回想埃米莉最後的日子，她簡直就像是早已預知自己的死亡，才趕在臨盆前把翻譯完成。但話又說回來，如果她不要那麼拼命，把身體狀況調整好，是否可能捱過難產、並在日後繼續完成翻譯工作呢？永遠都沒有人知道了⋯⋯
《自然哲學的數學原理》的出版
埃米莉去世十年後，克萊羅將她的《自然哲學的數學原理》法文譯本出版，由伏爾泰撰寫前言。翻譯分成兩冊：第一冊包含原《自然哲學的數學原理》前兩本內容，埃米莉在後面也加上目錄，解釋書內物理概念和詞彙的定義，並標註書中位置；第二冊即原《自然哲學的數學原理》第三本──考慮到大多數人可能無法理解箇中深奧，埃米莉還附上自己長達286頁的譯註，以及關於數學的附錄。
埃米莉的譯註，完全可以當作是《自然哲學的數學原理》閱讀手冊；她用清晰的文字補充說明內容，並旁徵博引，引述牛頓及其他科學家的話、提及當代學者的研究成果，以作為牛頓理論的印證；除此之外，埃米莉也述說天文學歷史上的重要發現，像是哥白尼太陽系模型、克卜勒行星運動定律等等。
埃米莉的《自然哲學的數學原理》翻譯，是至今為止唯一一本完整法文譯本，也是公認的標準版本。她的翻譯促進牛頓學說在歐洲的擴散與研究、幫助同時代的人理解牛頓的物理理論，也象徵了十八世紀女性在科學與數學上的最高成就。若沒有對數學的專精知識，與對牛頓哲學的深入理解，絕對無法適切翻譯這本科學史上最重要的論著──光憑這一點，當時的許多男性學者都不可能做到。
奔放不羈的科學傳播者
埃米莉生前不但被選為義大利波隆那科學院（Academy of Sciences of the Institute of Bologna）的成員，也是十八世紀極少數的女性科學家。她不到四十三歲便去世，不只是歐洲科學界的損失，也是全體人類的損失。
埃米莉長得高挑、漂亮，海洋般的綠色眼珠搭配較深的膚色，聰明高雅又熱情，多才多藝，在科學、歌劇、戲劇上都有所長，毫無疑問會是社交場合目光的焦點、討人喜愛。另一方面，她率情、率性、奔放不羈又自負，喜歡穿著裝飾華麗的禮服、展露身上昂貴的鑽石，生活花費龐大，常因為債務而必須跟伏爾泰借錢。她不是溫柔婉約的女性，當時的貴族文化更讓她不會犧牲奉獻當什麼慈母；其一生最大的成就，是在被男性佔據的科學界爭得一席之地。即使到現在，也很少科學界的女性像埃米莉那樣，生活充滿了鮮明對比。
埃米莉沒有開創新的科學理論，但是促進了科學的發展；她生來為愛、為被愛、願意為愛犧牲一切，而她最後確實也為喜愛的科學，工作到最後一刻，並在她的愛人陪伴下離開世界。時至今日，我們仍然可以在呂內維爾的聖－雅克教堂（The Church Saint-Jacques）入口旁，看到她的灰色大理石墓碑，寫著：加布里埃勒．埃米莉．勒托內利耶．德布勒特伊，沙特萊侯爵夫人⋯⋯科學與哲學的女性。
參考資料
- Rachel Swaby (2015), Headstrong: 52 Women Who Changed Science-and the World, Broadway Books.
- Sarah Hutton, Emilie du Châtelet’s Institutions de physique as a document in the history of French Newtonianism, Stud. Hist. Phil. Sci. 35, 515 (2004).
- Katherine Brading (2018), Émilie Du Châtelet and the Foundations of Physical Science, Routledge.
- Dora E. Musielak, The Marquise du Châtelet: A Controversial Woman of Science, arXiv:1406.7401 [math.HO].
- Robyn Arianrhod (2012), Seduced by Logic: Émilie Du Châtelet, Mary Somerville and the Newtonian Revolution, Oxford University Press.
- Ian Davidson (2012), Voltaire: A Life, Pegasus Books.
- George E. Smith, The vis viva dispute: A controversy at the dawn of dynamics, Physics Today 59, 10, 31 (2006).
註釋
- [1] 皮埃爾．路易．莫佩爾蒂（Pierre Louis Moreau de Maupertuis，1698-1759）是法國數學家和哲學家，最知名的成就為提出物理學的最小作用量原理。
- [2] 亞歷克西斯．克勞德．克萊羅（Alexis Claude Clairault，1713-1765）是法國的數學家和地球物理學家，最知名的成就為其關於地球幾何形狀的數學定理。
- [3] 李昂哈德．歐拉（Leonhard Euler，1707-1783）是出生於瑞士的數學家，近代數學的先驅，在諸多數學和物理領域都有傑出貢獻。
- [4] 哥特佛萊德．威廉．萊布尼茲（Gottfried Wilhelm Leibniz，1646-1716），德國數學家與科學家，最知名的工作為發展出微積分概念。
- [5] 勒內．笛卡兒（René Descartes，1596-1650），法國哲學家與科學家，也是首位強調運用理性發展自然科學的思想家，留有名言「我思故我在」，對數學的解析幾何做出重要貢獻。
- [6] 事實上，當時還沒有「質量」的完整概念。笛卡兒本人用的詞彙是物體的「大小」。
- [7] 呂內維爾（Lunéville）位於法國東部，是默爾特－摩澤爾省（Meurthe-et-Moselle department）的一個市鎮。
