埃米莉.沙特萊──奔放不羈的科學傳播者

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)。

埃米莉.沙特萊畫像(圖片來源

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。

凡爾賽宮的皇后臥室。埃米莉.沙特萊常和法國路易十五的皇后一起打牌。(圖片來源

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。

伏爾泰畫像(圖片來源

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」。

十八世紀的西雷莊園(圖片來源

現在的西雷莊園(圖片來源

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。

李昂哈德.歐拉畫像(圖片來源

《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。

《物理學教程》封面。早期版本上並無作者名字。(圖片來源

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》。

《自然哲學的數學原理》初版封面(圖片來源

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。

呂內維爾宮,也是埃米莉.沙特萊訪友所在。因為2003年曾被燒毀,後來又重建。(圖片來源

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⋯⋯

聖-蘭伯特畫像(圖片來源

《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。

《自然哲學的數學原理》法文譯本封面;目前全本內文均可在網站閱讀。(圖片來源

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。

法國於2019年發行以埃米莉.沙特萊為主題的紀念郵票。(圖片來源

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。
 



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關於作者

科學大抖宅

在此先聲明,這是本名。小時動漫宅,長大科學宅,故稱大抖宅。物理系博士後研究員。人文社會議題鍵盤鄉民。人生格言:「我要成為阿宅王!」

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