然而不幸接连而至,64岁的欧拉遇上了大火灾。住宅着了火,欧拉差点葬身火海之中。仆人把他救出来,然而异常不幸的是:他的着作几乎丧失殆尽!
我们所有的读者看到这里心都会一沉,因为欧拉的成果和藏书是他一生的心血,不仅仅是他个人的生命凝聚;而且如果这些着作丧失,将会有多少伟大的发明和发现不知要经过几百年要由几百个人才能重新做出来!
然而,天才在这时充分展示出来:
坚强的欧拉毫不灰心,这位年近古稀的老人开始口述,由他的大儿子A·欧拉记录,把自己损失的着作一卷一卷地口述出来,他的脑子宛然一部百科全书!他不仅将自己失去的着作全回忆出来,而且借回忆口述的机会全都订正心算加以完善,更加完美!欧拉与拉格朗日,都被称为是当时伟大的数学家。欧拉的品质和业绩真正令人感动和无限钦佩。
1783年9月18日,法国的蒙特哥尔要举行第二次乘坐气球升空试验。欧拉的计算气球上升定律成功了,为了庆祝,他请朋友们到家中聚餐。
饭后,欧拉计算刚发现的天王星的轨道公式,与大家谈笑,还给孙女讲故事,这时他的烟斗掉在了地上,老人安详地永远熟睡了。
1707~1783年,欧拉时代。
让我们记住他多舛命运中的顽强意志吧,他是一个战胜了命运的人:“如果命运是块顽石,我就化作大铁锤,将它砸得粉碎!”
42.三角级数的奠基人达朗贝尔
达朗贝尔(1717年11月17日~1783年10月29日)是法国着名的物理学家、数学家和天文学家,一生研究了大量课题,完成了涉及多个科学领域的论文和专着,其中最着名的有八卷巨着《数学手册》、力学专着《动力学》、23卷的《文集》、《百科全书》的序言等等。他的很多研究成果记载于《宇宙体系的几个要点研究》中。
达朗贝尔生前为人类的进步与文明做出了巨大的贡献,也得到了许多荣誉。但在他临终时,却因教会的阻挠没有举行任何形式的葬礼。
达朗贝尔是一个军官的私生子,母亲是一位着名的沙龙女主人。1717年11月17日达朗贝尔出生后,他的母亲为了不影响自己的名誉,把刚出生的儿子遗弃在巴黎圣·让·勒隆教堂的石阶上,后被一名士兵捡到。
达朗贝尔的亲生父亲得知这一消息后,把他找回来并寄养给了一对工匠夫妇。故取名让·勒隆,后自己取姓为达朗贝尔。
达朗贝尔少年时被父亲送到了一所教会学校,在那里他学习了很多数理知识,为他将来的科学研究打下了坚实的基础。难能可贵的是,在宗教学校里受到了许多神学思想的熏陶以后,达朗贝尔仍然坚信真理、一生探求科学的真谛、不盲从于宗教的认识论。后来他自学了一些科学家的着作,并且完成了一些学术论文。
1741年,凭借自己的努力,达朗贝尔进入了法国科学院担任天文学助理院士,此后的两年里,他对力学作了大量研究,并发表了多篇论文和多部着作;1746年,达朗贝尔被提升为数学副院士;1750年以后,他停止了自己的科学研究,投身到了具有里程碑性质的法国启蒙运动中去;1954年被选为法兰西学院院士;1772年起任学院的终身秘书。
1746年,达朗贝尔与当时着名哲学家狄德罗一起编纂法国了《百科全书》,并负责撰写数学与自然科学条目,是法国百科全书派的主要首领。在百科全书的序言中,达朗贝尔表达了自己坚持唯物主义观点、正确分析科学问题的思想。在这一段时间之内,达朗贝尔还在心理学、哲学、音乐、法学和宗教文学等方面都发表了一些作品。
1760年以后,达朗贝尔继续进行他的科学研究。随着研究成果的不断涌现,达朗贝尔的声誉也不断提高,而且尤其以写论文快速而闻名。1762年,俄国沙皇邀请达朗贝尔担任太子监护,但被他谢绝了;1764年,普鲁士国王邀请他到王宫住了三个月,并邀请他担任普鲁士科学院院长,也被他谢绝了。欧洲很多国家的科学院都聘请他担任国外院士。
达朗贝尔的日常生活非常简单,白天工作,晚上去沙龙活动。他终生未婚,但有一位患难与共、生死相依的情人——沙龙女主人勒皮纳斯。达朗贝尔与养父母感情一直很好,直到1765年他47岁时才因病离开养父母,住到了勒皮纳斯家里,病愈后他一直居住在她的家里。可是在以后的日子里他在事业上进展缓慢,更使他悲痛欲绝的是勒皮纳斯小姐于1776年去世了。在绝望中达朗贝尔度过了自己的晚年,1783年10月29日卒于巴黎。
由于达朗贝尔生前反对宗教,巴黎市政府拒绝为他举行葬礼。所以当这位科学巨匠离开这个世界的时候,即没有隆重的葬礼、也没有缅怀的追悼,只有他一个人被安静的埋葬在巴黎市郊的墓地里。
数学是达朗贝尔研究的主要课题,他是数学分析的主要开拓者和奠基人。达朗贝尔为极限作了较好的定义,但他没有把这种表达公式化。波义尔做出这样的评价:达朗贝尔没有摆脱传统的几何方法的影响,不可能把极限用严格形式阐述;但他是当时几乎唯一一位把微分看成是函数极限的数学家。
达朗贝尔是十八世纪少数几个把收敛级数和发散级数分开的数学家之一,并且他还提出了一种判别级数绝对收敛的方法——达朗贝尔判别法,即现在还使用的比值判别法;他同时是三角级数理论的奠基人;达朗贝尔为偏微分方程的出现也做出了巨大的贡献,1746年他发表了论文《张紧的弦振动是形成的曲线研究》,在这篇论文里,他首先提出了波动方程,并于1750年证明了它们的函数关系;1763年,他进一步讨论了不均匀弦的振动,提出了广义的波动方程;另外,达朗贝尔在复数的性质、概率论等方面也都有所研究,而且他还很早就证明了代数基本定理。
达朗贝尔在数学领域的各个方面都有所建树,但他并没有严密和系统的进行深入的研究,他甚至曾相信数学知识快穷尽了。但无论如何,十九世纪数学的迅速发展是建立在他们那一代科学家的研究基础之上的,达朗贝尔为推动数学的发展做出了重要的贡献。
达朗贝尔认为力学应该是数学家的主要兴趣,所以他一生对力学也作了大量研究。达朗贝尔是十八世纪为牛顿力学体系的建立作出卓越贡献的科学家之一。
《动力学》是达朗贝尔最伟大的物理学着作。在这部书里,他提出了三大运动定律,第一运动定律是给出几何证明的惯性定律;第二定律是力的分析的平行四边形法则的数学证明;第三定律是用动量守恒来表示的平衡定律。书中还提出了达朗贝尔原理,它与牛顿第二定律相似,但它的发展在于可以把动力学问题转化为静力学问题处理,还可以用平面静力的方法分析刚体的平面运动,这一原理使一些力学问题的分析简单化,而且为分析力学的创立打下了基础。
在《动力学》这部书里,达朗贝尔还对十七到十八世纪运动量度的争论提出了自己的看法,他认为两种量度是等价的,并模糊的提出了物体动量的变化与力的作用时间有关。在《运动论》里,达朗贝尔不仅阐述了他的力学观点,他还在哲学序言里指出了科学发展的前景和分析科学的哲学观点。
牛顿是最早开始系统研究流体力学的科学家,但达朗贝尔则为流体力学成为一门学科打下了基础。1752年,达朗贝尔第一次用微分方程表示场,同时提出了着名的达朗贝尔原理——流体力学的一个原理,虽然这一原理存在一些问题,但是达朗贝尔第一次提出了流体速度和加速度分量的概念。
达朗贝尔在力学和数学方面的研究推动了他对天文学的研究,他运用他的力学的知识为天文学领域做出了重要贡献。十八世纪,牛顿运动理论已经不能完善的解释月球的运动原理了。达朗贝尔开始涉足这一领域。
在当时,达朗贝尔和另一个科学家克莱洛是学术上的竞争对手。他们在写论文、作报告等工作中相互竞争多年。在研究月球运动时,达朗贝尔和克莱洛在同一天提交了关于月球运动的报告,他们都对月球近地点移动的现象做出了解释,并在1749年提交了更详细的报告。1754年,他们又都发表了月球运动数值表,这是最早的月球历之一。
达朗贝尔在天文学上的另一个主要研究是关于地球形状和自传的理论。达朗贝尔发现了流体自转时平衡形式的一般结果,克莱洛以此为基础研究了地球的自转,1749年,达朗贝尔发表了关于春分点、岁差和章动的论文,为天体力学的形成和发展做出了奠定了基础。
达朗贝尔对青年科学家十分热情,他非常支持青年科学家研究工作,也愿意在事业上帮助他们。他曾推荐着名科学家拉格朗日到普鲁士科学院工作,推荐着名科学家拉普拉斯到巴黎科学院工作。
达朗贝尔自己也经常与青年科学家进行学术讨论,从中发现并引导他们的科学思想发展。在十八世纪的法国,让·达朗贝尔不仅灿烂了科学事业的今天,也照亮了科学事业的明天。
43.法国数学家约瑟夫·拉格朗日
约瑟夫·拉格朗日(1736年1月25日~1813年4月11日),法国数学家、物理学家。他在数学、力学和天文学三个学科领域中都有历史性的贡献,其中尤以数学方面的成就最为突出。
拉格朗日1736年1月25日生于意大利西北部的都灵。父亲是法国陆军骑兵里的一名军官,后由于经商破产,家道中落。据拉格朗日本人回忆,如果幼年是家境富裕,他也就不会作数学研究了,因为父亲一心想把他培养成为一名律师。拉格朗日个人却对法律毫无兴趣。
到了青年时代,在数学家雷维里的教导下,拉格朗日喜爱上了几何学。
17岁时,他读了英国天文学家哈雷的介绍牛顿微积分成就的短文《论分析方法的优点》后,感觉到“分析才是自己最热爱的学科”,从此他迷上了数学分析,开始专攻当时迅速发展的数学分析。
18岁时,拉格朗日用意大利语写了第一篇论文,是用牛顿二项式定理处理两函数乘积的高阶微商,他又将论文用拉丁语写出寄给了当时在柏林科学院任职的数学家欧拉。
不久后,他获知这一成果早在半个世纪前就被莱布尼兹取得了。这个并不幸运的开端并未使拉格朗日灰心,相反,更坚定了他投身数学分析领域的信心。
1755年拉格朗日19岁时,在探讨数学难题“等周问题”的过程中,他以欧拉的思路和结果为依据,用纯分析的方法求变分极值。第一篇论文“极大和极小的方法研究”,发展了欧拉所开创的变分法,为变分法奠定了理论基础。
变分法的创立,使拉格朗日在都灵声名大震,并使他在19岁时就当上了都灵皇家炮兵学校的教授,成为当时欧洲公认的第一流数学家。
1756年,受欧拉的举荐,拉格朗日被任命为普鲁士科学院通讯院士。
1764年,法国科学院悬赏征文,要求用万有引力解释月球天平动问题,他的研究获奖。接着又成功地运用微分方程理论和近似解法研究了科学院提出的一个复杂的六体问题(木星的四个卫星的运动问题),为此又一次于1766年获奖。
1766年德国的腓特烈大帝向拉格朗日发出邀请时说,在“欧洲最大的王”的宫廷中应有“欧洲最大的数学家”。于是他应邀前往柏林,任普鲁士科学院数学部主任,居住达20年之久,开始了他一生科学研究的鼎盛时期。
在此期间,他完成了《分析力学》一书,这是牛顿之后的一部重要的经典力学着作。书中运用变分原理和分析的方法,建立起完整和谐的力学体系,使力学分析化了。他在序言中宣称:力学已经成为分析的一个分支。
1783年,拉格朗日的故乡建立了“都灵科学院”,他被任命为名誉院长。1786年腓特烈大帝去世以后,他接受了法王路易十六的邀请,离开柏林,定居巴黎,直至去世。
这期间他参加了巴黎科学院成立的研究法国度量衡统一问题的委员会,并出任法国米制委员会主任。1799年,法国完成统一度量衡工作,制定了被世界公认的长度、面积、体积、质量的单位,拉格朗日为此做出了巨大的努力。
1791年,拉格朗日被选为英国皇家学会会员,又先后在巴黎高等师范学院和巴黎综合工科学校任数学教授。
1795年建立了法国最高学术机构——法兰西研究院后,拉格朗日被选为科学院数理委员会主席。
此后,他才重新进行研究工作,编写了一批重要着作:《论任意阶数值方程的解法》、《解析函数论》和《函数计算讲义),总结了那一时期的特别是他自己的一系列研究工作。
1813年4月3日,拿破仑授予他帝国大十字勋章,但此时的拉格朗日已卧床不起,4月11日早晨,拉格朗日逝世。
拉格朗日科学研究所涉及的领域极其广泛。他在数学上最突出的贡献是使数学分析与几何与力学脱离开来,使数学的独立性更为清楚,从此数学不再仅仅是其他学科的工具。
拉格朗日总结了18世纪的数学成果,同时又为19世纪的数学研究开辟了道路,堪称法国最杰出的数学大师。同时,他的关于月球运动(三体问题)、行星运动、轨道计算、两个不动中心问题、流体力学等方面的成果,在使天文学力学化、力学分析化上,也起到了历史性的作用,促进了力学和天体力学的进一步发展,成为这些领域的开创性或奠基性研究。