登陆注册
5965600000004

第4章 发现月球的另一面

人造卫星没有上天之前,月亮的另一面对于生活在地球上的人类来说,永远是个谜。这是因为,月亮自转的周期和它绕地球旋转的周期相同,它总是一个半球对着地球,另一个半球永远背向地球。原因何在?第一个解答这个问题的,就是18世纪后期到19世纪初期的大科学家拉格朗日(Joseph Louis Lagrange,1736~1813,意大利数学家、力学家。他在分析和数论的各个领域以及分析力学和天体力学中都有杰出的贡献,其最重要著作《分析力学》是以后这一学科所有研究的基础。

拉格朗日是变分法的开拓者和分析力学的奠基人。1766年,普鲁士王腓特烈大帝写给拉格朗日的信中说:“欧洲最大之希望,欧洲最大的数学家——拉格朗日在我的宫廷之中。”拿破仑曾赞美他是“一座高耸的金字塔”。

拉格朗日1736年1月25日生于意大利的都灵。父亲是陆军骑兵里的一名会计官,后又经商,因经商破产,家庭经济景况日渐衰落。拉格朗日是长子,他有11个弟弟的妹妹。因此,父亲一心想让他学法律,将来当一名大律师,重振家业。然而,拉格朗日对法律毫无兴趣,却偏偏喜爱文学。父亲因而对他大失所望,放弃了对孩子学业上的信心。

拉格朗日并不是一位“数学神童”,恰恰相反,直到17岁的时候他对数学还未发生兴趣,他特别喜欢文学。17岁那年,他偶然读到一篇英国天文学家哈雷撰写的介绍牛顿微积分方面成就的文章——《论分析方法的优点》,使他对牛顿产生了无限崇拜和敬仰,于是下决心做牛顿式的数学家。

在进入都灵皇家炮兵学院学习后,拉格朗日就开始有计划地自学数学。由于他勤奋刻苦,进步很快,尚未毕业就担任了该校的数学教学工作。18岁开始撰写数学论文,19岁竟然已经被正式任命为该校几何学教师。

这一年,拉格朗日开始研究“极大和极小”的问题,采用了纯分析的方法,全面而系统地处理了范围很广的一类问题。1755年8月,他写信把这个方法告诉了著名数学家欧拉,欧拉立即给他回了一封热情洋溢的信,祝贺他取得的巨大成就。就这样通信、讨论,拉格朗日和大数学家欧拉一起开辟了数学的一个新的分支——变分法。

1756年,在欧拉的推荐下,20岁的拉格朗日被提名为柏林科学院的通讯院士,接着又当选为该院的外国院士。

1762年,法国科学院提出“月球天平动”的问题,作为1764年的悬赏题目。要求用万有引力定律解释月球何以自转,以及自转时总是以同一面对着地球,且产生二均差。在这次悬赏征答中,拉格朗日写出一篇出色的论文,成功地解决了这一问题,获得了科学院大奖,得到了巴黎同行的赞扬。一下子,拉格朗日的名字便传遍了法国、德国、意大利,乃至整个欧洲,引起了世人的瞩目。

两年之后,法国科学院又提出了木星四卫星的问题,这是一个比克雷罗、达兰贝尔、欧拉研究过的“三体问题”复杂得多的“六体问题”。所谓“六体问题”就是木星、木星的四个卫星(当时只发现木星有四个卫星)和太阳之间的摄动问题。

这个问题精确的数学计算在当时是相当困难的。拉格朗日面对这一难题,毫不畏惧,经过数个昼夜的艰苦奋斗,最后,他终于用近似解法克服了困难,从而再度获奖。这两次获奖使他赢得了世界性的声誉。

1766年,拉格朗日到柏林科学院工作,1776年接替欧拉担任柏林科学院院长的职务。1787年,拉格朗日离开柏林到了巴黎,先后任巴黎师范学校和巴黎工艺学院教授。

在柏林科学院的20年中,拉格朗日发表了许多的论文,成果丰富,多次获得法国科学院大奖:1772年以论文《论三体问题》获奖;1773年以论文《论月球的长期方程》再次获奖;1779年又以论文《由行星活动的试验来研究彗星的摄动理论》而获得了双倍奖金。

拉格朗日在柏林科学院期间,对代数、数论、微分方程、变分法和力学等方面进行了广泛而深入的研究。他最有价值的贡献之一是在方程论方面。在对前人用来解决四次以下方程的全部方法的基础上,又进行了深入的研究。于是得出了结论:用代数运算解一般n次方程(n>4)是不能的。虽然对于这一结论他没能给出证明,但它对后来伽罗华建立群论起到了极为重要的作用。

最值得一提的是他完成了自牛顿以后最伟大的经典著作《论不定分析》,出版时他已经52岁,整整经历了37个春秋,倾注了他的全部智慧和心血。在这部巨著中,他是利用变分原理,建立了优美而和谐的力学体系。

他在序言中写道:“我们已经有了力学方面的各种专著,但本书的计划是全新的。我曾致力于将这门科学‘力学’,以及解决与它有关问题的技巧,化归为一般性的公式,这些公式的简单推导就给出解决每一个问题所必须的全部方程……在这项工作中找不到圆形。我在其中所阐明的方法,既不要作圆,也不要求几何和力学的推理,而只是一些遵照一致而正确的程序的代数‘分析’运算。喜欢分析的人将高兴地看到力学变为它的一个分支,并将感激我扩大了它的领域。”

确实,拉格朗日把宇宙谱写成由数字和方程组成的有节奏的旋律,把动力学发展到登峰造极的地步,并把固体力学和流体力学这两个分支统一起来。毫不夸张地说,这部巨著奠定了现代力学的整个基础。因此,伟大的科学家哈密顿把它誉为“科学诗篇”。

拉格朗日堪称第一位真正的分析家,他以严谨的科学态度研究每一个问题,精益求精。他的工作对于以后几个世纪中数学所遵循的路线有着深远的影响,也为高斯、阿贝尔等一代数学家的成长提供了丰富的营养。在以后一百多年的时间里,数学里很多重大的发现几乎都与他的研究有关。

1813年4月10日早晨,这位伟大的科学家在巴黎因病逝世,走完了他那光辉灿烂的科学旅程。在科学发展史中拉格朗日是一位“总结了18世纪的数学成果,开辟了19世纪数学研究道路”的科学天才。

同类推荐
  • 人类对月球的开发

    人类对月球的开发

    阿姆斯特朗代表所有的“地球人”向月球迈出第一步时说道:“这一步对于一个人来说是小小的一步,但对整个人类来说却是巨大的一步。”这一步标志着人类对于月球已不在处于单纯的幻想阶段了,科学家们对于月球的科学探索,一步步地揭示出月球的本来面目。在对月球的开发中,人类也开始在各项航天事业中积极谋求国际上的合作。
  • 神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    神秘的人体(探索宇宙奥秘系列丛书)

    宇宙,是这个世界上谜团最多的地方,也是最吸引孩子好奇心的地方。宇宙包含着最神秘的未知和疑问,人类正在以高超的科学手段和不懈的努力不断深入探索宇宙的深处,希望了解人类自身的过去与未来。而地球是我们人类赖以生存的家园。在漫长的岁月中,人类一直在这个星球上繁衍生息。虽然它只是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却又是独一无二的:它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球……《探索宇宙奥秘系列丛书》向孩子们展示这个既熟悉又神奇的世界。
  • 破译神奇火星之谜(破译奥秘大世界丛书)

    破译神奇火星之谜(破译奥秘大世界丛书)

    《破译奥秘大世界丛书:破译神奇火星之谜》讲述的是揭秘在火星上的神奇之谜。
  • 探索与发现

    探索与发现

    从钻木取火、结绳记事的远古时期发展到今天虚拟网络的数字时代,人类经历了数千年的时间。数千年来,我们人类所经历的最美妙的事就是神秘。而所接触的未知领域越多,人类对未来勇于追求和探索的精神也愈强。本书以最生动的文字,最精彩的图片,将这些神秘现象的奥妙娓娓道来,与青少年朋友们一起探索种种扑朔迷离的科学疑云。
  • 必知的世界战争

    必知的世界战争

    军事科技是一切科学技术的先锋,能够极大地促进基础科技的发展。军事战争既有保卫和平反对侵略的正义战争,也有进行武力占领践踏正义的侵略战争,但不论什么战争,都具有极大的破坏性,我们都应当避免发生。军事人物既有和平的护卫者,也有发动战争的恶魔。无论是军事领袖,还是元帅将领或英雄,他们都是人类和平的守护神,是人类正义的化身和良知的体现,他们的聪明才智和大无畏的精神是人类宝贵的精神财富,我们必须不断学习和发扬,让其精神永垂不朽。军事历史是我们了解人类发展的主要窗口。224053
热门推荐
  • 步步锦绣

    步步锦绣

    从被乱棍打出侯府的通房,到一品诰命的太尉夫人,卫嫤跟在晏衡身后,经历各种惊心动魄,从飞沙扬砾的凉州,到锦绣繁华的京城,步步高升、一路荣华。
  • 冰山男神小小个

    冰山男神小小个

    当冰山校草遇上呆萌小小的她,是她被推倒?还是他被吃掉?
  • 佛说鹿母经

    佛说鹿母经

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 尸影岛

    尸影岛

    华特城是一个科技实习非常强大的国家,时间局已经可以通过光影技来预测未来。艾伦和希亚原本是时间局的一名特工,但这次进入梦境系统执行任务的时候,时间局的安全系统被不明身份的人侵入,并把艾伦和希亚的意识控制住之后带入精心设计好的第二重梦境,因为他们想在梦境系统里窃取时间局对光的最新研究成果,那就是逆光回到过去的奥秘以及用光制造光武器的原理。之后,艾伦和希亚阴差阳错的发现,在一座孤岛上,有人正在秘密的研制生化药物,企图建立一支庞大的生化部队,而且生化药物已经研制成功。华特府的高层知道后,决心铲除这一罪恶毒瘤,然而谁也想不到,所有的人好像陷入了一个无比巨大的圈套之中,以及失控的生化人开始令人惊恐...
  • 昭阳女帝传

    昭阳女帝传

    于子玥觉得自己很倒霉,倒霉地被车撞得一命呜呼,有着历史学博士学位倒霉地穿到了一个不存在的时代,还倒霉地穿成了一个八岁的浣衣局小宫女,从此洗衣服洗到手抽筋!于子玥很愤怒,贼老天不带这么玩人的!多年之后,昭阳女帝正式登上历史舞台,西征天歧,东灭归墟,巽洲称臣,伽蓝国力空前繁荣,达到极盛时期,被后世尊为昭阳大帝。《盛瀛·伽蓝史》曰:永和九年,端敬女帝于都迎回皇太女,大喜,赐封号“昭阳”,改年号“元靖”,次日大赦天下。民间相传,昭阳皇太女,名曰:于子玥。
  • 恶妻有道,强吻99次

    恶妻有道,强吻99次

    她,智商天才。所以人眼中的天才叶。只是一次不幸,一夜沉沦。只好怀有身孕远走他乡,生下包子以后却是一孕傻三年。没爸的童年,她只能既当妈又当爸的。抛弃老师职业的她开始步入娱乐圈。只是身后等着她的是——温柔尔雅阳光帅气的学长。邪魅俊美无双的超级影帝。冷酷深情绝色的归家弟弟。腹黑妖孽有能力的美总裁。冷酷无情且傲娇的BOSS。【神秘存在】而她女王般的邪魅“做好为我沉沦的准备了吗?”
  • 我当人皇那些年

    我当人皇那些年

    抠鼻老头?恋足少年?极限套路?逆天气运?一切尽在《我当人皇那些年》
  • 杨缅萧杂文目录

    杨缅萧杂文目录

    该书收录本萌全部杂谈-散文-古诗-……不奔着签约只是找个地方放一下-更新说笑的而已
  • 血肉中华

    血肉中华

    战争考验的是一个民族的血性,面对侵略者的屠刀我们只有一腔热血报国
  • 霸世龙啸

    霸世龙啸

    悠悠沧海,混沌开,道法自燃,苍龙现……天雷滚滚,翔云密布,电闪雷鸣之后,只见苍穹金光一闪,骄儿降世。从此天下群雄角逐,一场浩劫,正在弥漫而来。张翎骄,一个猎户之子,又是如何得奇果、习武技、巧姻缘、组势力、分天下、压群雄、成霸业呢……