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數(shù)學(xué)家的故事:拿破侖的老師拉普拉斯

來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)資源 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2018-08-18 23:31:11

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  拉普拉斯(Pierre-SimonLaplace,1749-1827)是法國(guó)分析學(xué)家、概率論學(xué)家和物理學(xué)家,法國(guó)科學(xué)院院士。

  1749年3月23日生于法國(guó)西北部卡爾瓦多斯的博蒙昂諾日,1827年3月5日卒于巴黎。

  1816年被選為法蘭西學(xué)院院士,1817年任該院院長(zhǎng)。1812年發(fā)表了重要的《概率分析理論》一書,在該書中總結(jié)了當(dāng)時(shí)整個(gè)概率論的研究,論述了概率在選舉審判調(diào)查、氣象等方面的應(yīng)用,導(dǎo)入「拉普拉斯變換」等。

  他是決定論的支持者,提出了拉普拉斯妖。拉普拉斯妖是拉普拉斯于1814年提出的一種科學(xué)假設(shè)。此“惡魔”知道宇宙中每個(gè)原子確切的位置和動(dòng)量,能夠使用牛頓定律來(lái)展現(xiàn)宇宙事件的整個(gè)過(guò)程,過(guò)去以及未來(lái)。

  他致力于挽救世襲制的沒(méi)落:他當(dāng)了六個(gè)星期的拿破侖的內(nèi)政部長(zhǎng),后來(lái)成為元老院的掌璽大臣,并在拿破侖皇帝時(shí)期和路易十八時(shí)期兩度獲頒爵位,后被選為法蘭西學(xué)院院長(zhǎng)。

  拉普拉斯生于法國(guó)諾曼底的博蒙,父親是一個(gè)農(nóng)場(chǎng)主,他從青年時(shí)期就顯示出卓越的數(shù)學(xué)才能,18歲時(shí)離家赴巴黎,決定從事數(shù)學(xué)工作。于是帶著一封推薦信去找當(dāng)時(shí)法國(guó)著名學(xué)者達(dá)朗貝爾,但被后者拒絕接見。拉普拉斯就寄去一篇力學(xué)方面的論文給達(dá)朗貝爾。這篇論文出色至極,以至達(dá)朗貝爾忽然高興得要當(dāng)他的教父,并使拉普拉斯被推薦到軍事學(xué)校教書。

  此后,他同拉瓦錫在一起工作了一個(gè)時(shí)期,他們測(cè)定了許多物質(zhì)的比熱。1780年,他們兩人證明了將一種化合物分解為其組成元素所需的熱量就等于這些元素形成該化合物時(shí)所放出的熱量。這可以看作是熱化學(xué)的開端,而且,它也是繼布拉克關(guān)于潛熱的研究工作之后向能量守恒定律邁進(jìn)的又一個(gè)里程碑,60年后這個(gè)定律終于瓜熟蒂落地誕生了。

  拉普拉斯在21歲生日后5天(1770年3月28日)完成第一篇數(shù)學(xué)論文“曲線的極大和極小研究”.其中除了對(duì)極值問(wèn)題進(jìn)行綜合評(píng)述以外,還對(duì)當(dāng)時(shí)已著名的J.L.拉格朗日(Lagrange)做出的有關(guān)結(jié)果提出某些改進(jìn)。

  此后3年內(nèi)共完成13篇論文,課題涉及到當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)、天文學(xué)的最新領(lǐng)域:極值問(wèn)題,差分方程,循環(huán)級(jí)數(shù),機(jī)會(huì)對(duì)策,微分方程的奇異解,行星軌道傾角的變化,月球運(yùn)動(dòng)理論,衛(wèi)星對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的攝動(dòng),行星的牛頓運(yùn)動(dòng)理論等.雖然在1773年以前只刊出4篇,但全都向巴黎科學(xué)院提出報(bào)告,逐漸受到科學(xué)界重視.

  巴黎科學(xué)院在1789年6月成立了以拉普拉斯和A.L.拉瓦錫(Lavoisier)為首的專門小組,研究制定公制系統(tǒng).由于早有準(zhǔn)備,故咨詢局剛成立他們就在1790年4月14日提出了長(zhǎng)度單位和容積、重量單位間的關(guān)系.

  1790年5月8日的制憲大會(huì)上通過(guò)了公制法.1791年3月25日,巴黎科學(xué)院任命了由院士拉普拉斯、拉格朗日(1787年從普魯士到巴黎)、蒙日、博爾達(dá)、孔多塞等人組成的“度量衡委員會(huì)”,最后確定了長(zhǎng)度單位.他們根據(jù)從法國(guó)敦刻爾克到西班牙巴塞羅那的大地測(cè)量結(jié)果,正式?jīng)Q定長(zhǎng)度單位“米”為巴黎子午線全長(zhǎng)的四千萬(wàn)分之一.這個(gè)長(zhǎng)度單位比過(guò)去定義的秒擺(即擺動(dòng)周期為2秒的單擺)長(zhǎng)度要更科學(xué)可靠,因秒擺長(zhǎng)度隨時(shí)間和地點(diǎn)不同而有改變,然后用十進(jìn)制確定更小和更大的長(zhǎng)度單位,如分米、厘米、毫米、……、公里等;面積、體積單位用相應(yīng)長(zhǎng)度單位的平方、立方來(lái)定義;重量單位用相應(yīng)單位體積的水重來(lái)定義.這就是至今使用的世界公制系統(tǒng).

  拉普拉斯與拿破侖

  拉普拉斯曾任拿破侖的老師,所以和拿破侖結(jié)下不解之緣。拉普拉斯在數(shù)學(xué)上是個(gè)大師,在政治上卻總是效忠于得勢(shì)的一邊,被人看不起,拿破侖曾譏笑他把無(wú)窮小量精神帶到內(nèi)閣里。在席卷法國(guó)的政治變動(dòng)中,包括拿破侖的興起和衰落,沒(méi)有顯著地打斷他的工作。盡管他是個(gè)曾染指政治的人,但他的威望以及他將數(shù)學(xué)應(yīng)用于軍事問(wèn)題的才能保護(hù)了他,同時(shí)也歸功于他顯示出的一種并不值得佩服的在政治態(tài)度方面見風(fēng)使舵的能力。

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