拉普拉斯

拉普拉斯

拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749-1827)是法國分析學家、機率論學家和物理學家,法國科學院院士。1749年3月23日生於法國西北部卡爾瓦多斯的博蒙昂諾日,1827年3月5日卒於巴黎。1816年被選為法蘭西學院院士,1817年任該院院長。1812年發表了重要的《機率分析理論》一書,在該書中總結了當時整個機率論的研究,論述了機率在選舉審判調查、氣象等方面的套用,導入「拉普拉斯變換」等。他是決定論的支持者,提出了拉普拉斯妖。他致力於挽救世襲制的沒落:他當了六個星期的拿破崙的內政部長,後來成為元老院的掌璽大臣,並在拿破崙皇帝時期和路易十八時期兩度獲頒爵位,後被選為法蘭西學院院長。拉普拉斯曾任拿破崙的老師,所以和拿破崙結下不解之緣。

基本信息

個人生平

拉普拉斯拉普拉斯
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯,法國數學家、天文學家,法國科學院院士。是天體力學的主要奠基人、天體演化學的創立者之一,他還是分析機率論的創始人,因此可以說他是套用數學的先驅。1749年3月23日生於法國西北部卡爾瓦多斯的博蒙昂諾日,曾任巴黎軍事學院數學教授。1795年任巴黎綜合工科學校教授,後又在高等師範學校任教授。1799年他還擔任過法國經度局局長,並在拿破崙政府中任過6個星期的內政部長。1816年被選為法蘭西學院院士,1817年任該院院長。1827年3月5日卒於巴黎。拉普拉斯在研究天體問題的過程中,創造和發展了許多數學的方法,以他的名字命名的拉普拉斯變換、拉普拉斯定理和拉普拉斯方程,在科學技術的各個領域有著廣泛的套用。
拉普拉斯生於法國諾曼第的博蒙,父親是一個農場主,他從青年時期就顯示出卓越的數學才能,18歲時離家赴巴黎,決定從事數學工作。於是帶著一封推薦信去找當時法國著名學者達朗貝爾,但被後者拒絕接見。拉普拉斯就寄去一篇力學方面的論文給達朗貝爾。這篇論文出色至極,以至達朗貝爾忽然高興得要當他的教父,並使拉普拉斯被推薦到軍事學校教書。
此後,他同拉瓦錫在一起工作了一個時期,他們測定了許多物質的比熱。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於這些元素形成該化合物時所放出的熱量。這可以看作是熱化學的開端,而且,它也是繼布拉克關於潛熱的研究工作之後向能量守恆定律邁進的又一個里程碑,60年後這個定律終於瓜熟蒂落地誕生了。

個人貢獻

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拉普拉斯把注意力主要集中在天體力學的研究上面。他把牛頓的萬有引力定律套用到整個太陽系,1773年解決了一個當時著名的難題:解釋木星軌道為什麼在不斷地收縮,而同時土星的軌道又在不斷地膨脹。拉普拉斯用數學方法證明行星平均運動的不變性,即行星的軌道大小只有周期性變化,並證明為偏心率和傾角的3次冪。這就是著名的拉普拉斯定理。此後他開始了太陽系穩定性問題的研究。同年,他成為法國科學院副院士。
1784~1785年,他求得天體對其外任一質點的引力分量可以用一個勢函式來表示,這個勢函式滿足一個偏微分方程,即著名的拉普拉斯方程。1785年他被選為科學院院士。
1786年證明行星軌道的偏心率和傾角總保持很小和恆定,能自動調整,即攝動效應是守恆和周期性的,不會積累也不會消解。拉普拉斯注意到木星的三個主要衛星的平均運動Z1,Z2,Z3服從下列關係式:Z1-3×Z2+2×Z3=0。同樣,土星的四個衛星的平均運動Y1,Y2,Y3,Y4也具有類似的關係:5×Y1-10×Y2+Y3+4×Y4=0。後人稱這些衛星之間存在可公度性,由此演變出時間之窗的概念。
1787年發現月球的加速度同地球軌道的偏心率有關,從理論上解決了太陽系動態中觀測到的最後一個反常問題。
1796年他的著作《宇宙體系論》問世,書中提出了對後來有重大影響的關於行星起源的星雲假說。在這部書中,他獨立於康德,提出了第一個科學的太陽系起源理論——星雲說。康德的星雲說是從哲學角度提出的,而拉普拉斯則從數學、力學角度充實了星雲說,因此,人們常常把他們兩人的星雲說稱為“康德-拉普拉斯星雲說”。
他長期從事大行星運動理論和月球運動理論方面的研究,尤其是他特別注意研究太陽系天體攝動,太陽系的普遍穩定性問題以及太陽系穩定性的動力學問題。在總結前人研究的基礎上取得大量重要成果,他的這些成果集中在1799~1825年出版的5卷16冊巨著《天體力學》之內。在這部著作中第一次提出天體力學這一名詞,是經典天體力學的代表作。因此他被譽為法國的牛頓和天體力學之父。1814年拉普拉斯提出科學假設,假定如果有一個智慧型生物能確定從最大天體到最輕原子的運動的現時狀態,就能按照力學規律推算出整個宇宙的過去狀態和未來狀態。後人把他所假定的智慧型生物稱為拉普拉斯妖。
他在數學,特別是機率論方面,也有很大貢獻。
他發表的天文學、數學和物理學的論文有270多篇,專著合計有4006多頁。其中最有代表性的專著有《天體力學》(TraitédeMécaniqueCéleste,15卷16冊,1799~1825)、《宇宙體系論》(Expositiondusystèmedumonde,1796,中譯本1978年版)和《機率分析理論》(TheorieAnalytiquedesProbabilites,1812)。

與拿破崙

拿破崙拿破崙
拉普拉斯曾任拿破崙的老師,所以和拿破崙結下不解之緣。拉普拉斯在數學上是個大師,在政治上是個小人物、牆頭草,總是效忠於得勢的一邊,被人看不起,拿破崙曾譏笑他把無窮小量的精神帶到內閣里。在席捲法國的政治變動中,包括拿破崙的興起和衰落,沒有顯著地打斷他的工作。儘管他是個曾染指政治的人,但他的威望以及他將數學套用于軍事問題的才能保護了他,同時也歸功於他顯示出的一種並不值得佩服的在政治態度方面見風使舵的能力。

人物評價

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拉普拉斯一生主要的興趣有三個:天體力學,機率論和升官發財。這三者雖然相對獨立,如風馬牛渺不相及,他卻樣樣都沒耽誤,並在其中都創造出了驚人的輝煌。

用牛頓定律去研究整個太陽系、甚至是整個宇宙的穩定性的命運,是個龐大、複雜而艱巨的課題,他一直吸引著許多科學家和哲學家的目光。

拉普拉斯在二十四歲的時候就獻身於此,並以頑強的毅力“證明”了太陽系的穩定性。這是他的不朽巨著《天體力學》的重大結論之一。這本煌煌巨著有厚厚的五卷,作為歷史見證,歐洲一些大學圖書館裡都有保存。

拉普拉斯的另一本巨著是《機率的解析理論》,這完全是另外一個領域。如他所言,在這裡,他又有一個宏圖大志,就是要把日常生活中抓彩票這類隨機的問題化成可以計算的東西。在這本洋洋七百多頁的書里,許多遠非等閒的高深數學工具他可以信手拈來,肆意發揮,以至於有人說其複雜程度甚至要超過那本《天體力學》。在這本書中,他沒有提及其中的許多思想其實都是別人的發現,而是把它們和自己的思想混合了起來,進行了更廣泛深入的研究,辨不清你我了。即便如此,大家還是公認他是把這門數學建立起來的最重要的功臣之一。

拉普拉斯在天文和數學上是個大師,在政治上卻是顆“牆頭草”,總是效忠於得勢的一邊,被人看不起。作為一個政治上的機會主義者,在法國革命動盪不定的日子裡,無論那個黨偶然得勢,他都去逢迎。

儘管有這樣那樣的缺點,但拉普拉斯在很多地方還是保持了學者的本色。

也許是由於年輕時吃了達朗貝爾的閉門羹,拉普拉斯在自己身處高位之後,對於年輕的學者總是樂於慷慨幫助和鼓勵關照。他稱這些初學者是為他的乾兒子。

他時時幫助提拔像化學家蓋呂薩克、數學物理學家泊松和年輕的柯西等人。當旅行家和自然研究者洪堡到法國考察水成岩的分布情況時,拉普拉斯慷慨也地資助了他。像這樣的慷慨,在科學界實在是太少見了。

另外,和英國紳士牛頓不一樣,拉普拉斯是個雄心勃勃,激情彭湃的人。為了將上帝“趕出宇宙”,拉普拉斯堅持用嚴密的數學邏輯證明了他的觀點,並且直言不諱地表達了這個他心目中的偉大信念。

世界知名的天文學家

天文學家是研究天文學、宇宙學、天體物理學等相關學科的科學家。因為有些哲學家、物理學家、數學家對天文理論有著不可忽視的影響,所以下面的列表中也包括這些人。以下為世界各地知名的天文學家列表。
貝琳
邊岡
曹士
甘德
郭守敬
韓顯符
何承天
姜岌
京房
瞿曇羅
瞿曇悉達
瞿曇譔
阮元
沈括
石申
石申夫
李淳風
李善蘭
李業興
梁令瓚
劉焯
劉洪
劉羲叟
劉向
劉歆
劉智
馬哈麻
馬沙亦黑
馬依澤
梅文鼎
梅文鼎家族
南宮說
蘇頌
汪日楨
王錫闡
王恂
郗萌
羲和
徐光啟
燕肅
揚雄
楊偉
楊忠輔
姚舜輔
耶律楚材
一行
虞喜
秦九韶
張衡
張載
張子信
趙友欽
趙知微
周琮
朱熹
朱載堉
祖沖之
司馬遷
札馬魯丁
卓[三國時期天文學家]
賈逵[東漢天文學家]
銳[清代天文學家]
徐昂[唐代天文學家]
丹戎
默冬
德西特
哈根斯
拉普拉斯
赫茨普龍
喜帕恰斯
阿拉托斯
貝塞耳
伽利略
漢斯·勞
花剌子密
約翰·繆勒
百武裕司
勒威耶
洛韋爾
桑德奇
西蒙·紐康
馬丁·賴爾
愛德溫·哈勃
沃爾特·巴德
巴特·揚·博克
弗拉馬里翁
卡西尼家族
昌德拉塞卡
哈羅·沙普利
愛德華·洛希
本特·斯特龍根
安東尼·休伊什
卡爾·央斯基
弗里茨·茲威基
喬凡尼·卡西尼
傑拉德·柯伊伯
漢尼斯·阿爾文
阿姆巴楚米揚
阿里斯塔克斯
埃拉托斯特尼
傑拉德·柯伊伯
威廉·赫歇爾
愛德蒙·哈雷
卡羅琳·赫歇爾
約翰·赫歇爾
德克·布勞爾
德克·布勞威爾
第谷·布拉赫
尼古拉·哥白尼
歐瑪爾·海亞姆
威理博·司乃耳
雅各布·卡普坦
亞德里安·布拉奧
嗎格麗特·伯比奇
傑弗里·伯比奇
查爾斯·梅西耶
弗雷德·霍伊爾
卡羅琳·盧克雷蒂婭·赫
弗里德里希·威廉·赫歇爾
約翰·弗里德里希·威廉
喬治·埃勒里·海耳
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貝蒂爾·林德布拉德
魯道夫·閔可夫斯基
阿諾·彭齊亞斯
簡·亨德里克·奧爾特
亞瑟·斯坦利·愛丁頓
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