牛顿第二--拉普拉斯
拉普拉斯·皮埃尔·西蒙侯爵(1749-1827),是法国著名的数学家和天文学家,天体力学奠基人、应用数学的先驱。被认为在科学上的贡献仅次于牛顿,是“牛顿第二”。他同时也是法国军事天才拿破仑读军校时的数
拉普拉斯·皮埃尔·西蒙侯爵(1749-1827),是法国著名的数学家和天文学家,天体力学奠基人、应用数学的先驱。被认为在科学上的贡献仅次于牛顿,是“牛顿第二”。他同时也是法国军事天才拿破仑读军校时的数学老师。18岁时,拉普拉斯到巴黎,决定从事数学研究。他带了一封推荐信去找当时的著名学者达朗贝尔,但达朗贝尔听说是个毛头小子求见,就推说很忙,拒绝接见他。拉普拉斯只好写了一篇力学方面的论文邮寄给达朗贝尔,后者在看了论文后,大为惊讶和赞赏,态度来了个180度的转变,不但接见了拉普拉斯,甚至还要当他的教父,并且推荐他到巴黎军官学校当了数学教师。正好当时拿破仑就在那所学校读书,他于是有幸成了拿破仑的老师。
拉普拉斯不但是个科学天才,还非常热衷于政治活动。经常跟后来发迹的执政拿破仑讨论科学问题(随便提一下,拿破仑也是个数学家,在几何学上有发现)。拿破仑对这位老师的数学才能是非常敬佩的,没想到他对政治问题的见解貌似也很“高明”,于是就任命他在政府里当了内政部长。不过这位老兄在科学研究上是把好手,可在处理政事时却经常出差错,实在不敢恭维。拿破仑看这老师实在不是一只当官的“鸟”,在一个半月后,只好炒了他的鱿鱼。不过,这丝毫不影响他们的师生情谊。
拿破仑在看了老师写的那本《宇宙体系论》后,就在一次交谈时问他:拉普拉斯先生,我怎么没有在书里看见你提到上帝呢?拉普拉斯面对法兰西皇帝面不改色地回答说:我不需要这样的假说!
拿破仑为什么会有这样的提问?
原来,这个“假说”,就是大科学家牛顿提出的。
因为牛顿在进行天文研究时发现:太阳系行星的“老大”木星的绕日轨道在不断缩小,而“老二”土星的轨道在不断扩大。但不知什么原因,过一段时间后,两颗行星的偏越轨道又恢复到正常的位置上来,就像是有谁在纠正它们跑偏了似的。牛顿当时无法解释这一现象,就进行了一种今天看来很是荒唐的“假说”:当两颗行星偏离轨道太远时,“上帝”就会用他那神奇的大手把这两颗行星拨动一下,使他们恢复到原来的轨道上。以免发生不可预测的“天文事故”。
拿破仑知道牛顿的这一假说,所以才有此一问。言外之意就是:连大名鼎鼎的科学家牛顿都提到上帝呢,你在书里却只字不提!难道你比牛顿还高明不成?
正是在这个问题上,拉普拉斯解释了牛顿无法解释的难题,对世界天文学的发展,做出了重大的贡献。
拉普拉斯用数学方法证明了行星平均运动的不变性,即行星轨道大小只有周期性的变化,并证明为偏心率和倾角的3次幂。这就是著名的拉普拉斯定理。木星、土星轨道偏离后恢复正常,是天体中的“自纠”运动,并不是像牛顿说的那样“上帝在帮忙”。拉普拉斯用天体力学的理论解释了这一现象。
此后拉普拉斯开始进行太阳系稳定性问题的研究,把牛顿的万有引力定律运用到了整个太阳系,使天文学研究大大上了一个新台阶。
拉普拉斯也是最早发现“黑洞”存在可能性的科学家之一。并提出了行星形成于太阳周围的原始物质云的“星云假说”。
1796年拉普拉斯在《宇宙体系论》附录中提出:
太阳系最初是一个灼热旋转的星云,因冷却凝缩,旋转速度加快,使星云呈扁平状,赤道部分突出。当离心力超过引力时逐次分裂出许多坏状物。现知土星、天王星、木星和海王星有这样的环状物便是证据,这种环叫拉普拉斯环。最后星云中心部分凝聚成太阳,各个环状物碎裂并凝结成为围绕太阳运行的地球和其他行星;月球和其他卫星以相同方式由行星分裂而成,这假说自然解释太阳系的形成和主特征,这按物质运动自身发展规律的观点是科学的唯物论的宇宙观。
拉普拉斯在科学上的贡献主要在如下几方面:
拉普拉斯变换、拉普拉斯定理、拉普拉斯方程、拉普拉斯共振、星云说(太阳系起源学说之一)。
拉普拉斯一生著有数学、天文学、物理学论文270多篇,著作有《天体力学》、《宇宙体系论》、《概率分析理论》等。
1827年3月5日,法兰西学院院长拉普拉斯去世于巴黎。巧合的是,这一个月,正好是科学巨匠牛顿去世100周年的月份。
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