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数学家的小故事:拿破仑的老师拉普拉斯

数学家的小故事之拿破仑的老师拉普拉斯。十八世纪后期到十九世纪初期,法国处于动乱之中。在那个动荡的年代中,想要一直研究学科发展是一件很困难的事,但是这位数学家做到了,法国王朝的兴衰都没打断他研究数学。这位数学家就是拉普拉斯。我们一起来看看他的故事。

数学家的小故事

拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749-1827)是法国分析学家、概率论学家和物理学家,法国科学院院士。

1749323日生于法国西北部卡尔瓦多斯的博蒙昂诺日,182735日卒于巴黎。

1816年被选为法兰西学院院士,1817年任该院院长。1812年发表了重要的《概率分析理论》一书,在该书中总结了当时整个概率论的研究,论述了概率在选举审判调查、气象等方面的应用,导入「拉普拉斯变换」等。

他是决定论的支持者,提出了拉普拉斯妖。拉普拉斯妖是拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设。此“恶魔”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程,过去以及未来。

他致力于挽救世袭制的没落:他当了六个星期的拿破仑的内政部长,后来成为元老院的掌玺大臣,并在拿破仑皇帝时期和路易十八时期两度获颁爵位,后被选为法兰西学院院长。

拉普拉斯生于法国诺曼底的博蒙,父亲是一个农场主,他从青年时期就显示出卓越的数学才能,18岁时离家赴巴黎,决定从事数学工作。于是带着一封推荐信去找当时法国著名学者达朗贝尔,但被后者拒绝接见。拉普拉斯就寄去一篇力学方面的论文给达朗贝尔。这篇论文出色至极,以至达朗贝尔忽然高兴得要当他的教父,并使拉普拉斯被推荐到军事学校教书。

数学家的小故事

此后,他同拉瓦锡在一起工作了一个时期,他们测定了许多物质的比热。1780年,他们两人证明了将一种化合物分解为其组成元素所需的热量就等于这些元素形成该化合物时所放出的热量。这可以看作是热化学的开端,而且,它也是继布拉克关于潜热的研究工作之后向能量守恒定律迈进的又一个里程碑,60年后这个定律终于瓜熟蒂落地诞生了。

拉普拉斯在21岁生日后5(1770328)完成第一篇数学论文“曲线的极大和极小研究”.其中除了对极值问题进行综合评述以外,还对当时已著名的J.L.拉格朗日(Lagrange)做出的有关结果提出某些改进。

此后3年内共完成13篇论文,课题涉及到当时数学、天文学的最新领域:极值问题,差分方程,循环级数,机会对策,微分方程的奇异解,行星轨道倾角的变化,月球运动理论,卫星对行星运动的摄动,行星的牛顿运动理论等.虽然在1773年以前只刊出4篇,但全都向巴黎科学院提出报告,逐渐受到科学界重视.

巴黎科学院在17896月成立了以拉普拉斯和A.L.拉瓦锡(Lavoisier)为首的专门小组,研究制定公制系统.由于早有准备,故咨询局刚成立他们就在1790414日提出了长度单位和容积、重量单位间的关系.

179058日的制宪大会上通过了公制法.1791325日,巴黎科学院任命了由院士拉普拉斯、拉格朗日(1787年从普鲁士到巴黎)、蒙日、博尔达、孔多塞等人组成的“度量衡委员会”,最后确定了长度单位.他们根据从法国敦刻尔克到西班牙巴塞罗那的大地测量结果,正式决定长度单位“米”为巴黎子午线全长的四千万分之一.这个长度单位比过去定义的秒摆(即摆动周期为2秒的单摆)长度要更科学可靠,因秒摆长度随时间和地点不同而有改变,然后用十进制确定更小和更大的长度单位,如分米、厘米、毫米、……、公里等;面积、体积单位用相应长度单位的平方、立方来定义;重量单位用相应单位体积的水重来定义.这就是至今使用的世界公制系统.

拉普拉斯与拿破仑

拉普拉斯曾任拿破仑的老师,所以和拿破仑结下不解之缘。拉普拉斯在数学上是个大师,在政治上却总是效忠于得势的一边,被人看不起,拿破仑曾讥笑他把无穷小量精神带到内阁里。在席卷法国的政治变动中,包括拿破仑的兴起和衰落,没有显著地打断他的工作。尽管他是个曾染指政治的人,但他的威望以及他将数学应用于军事问题的才能保护了他,同时也归功于他显示出的一种并不值得佩服的在政治态度方面见风使舵的能力。

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