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皮埃爾-西蒙·拉普拉斯

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拉普拉斯(Pierre_Simon_Laplace)
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拉普拉斯(Pierre_Simon_Laplace)
皮埃爾-西蒙·拉普拉斯(Pierre Simon Laplace;1749~1827)

拉普拉斯簡介

  拉普拉斯1749年3月23日生於法國諾曼底,1827年3月5日卒於巴黎。法國著名數學家和天文學家,拉普拉斯是天體力學的主要奠基人,是天體演化學的創立者之一,是分析概率論的創始人,是應用數學的先軀。拉普拉斯用數學方法證明瞭行星的軌道大小隻有周期性變化,這就是著名拉普拉斯的定理。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》、《宇宙體系論》和《概率分析理論》。1796年,他發表《宇宙體系論》。因研究太陽系穩定性的動力學問題被譽為法國的牛頓和天體力學之父。

拉普拉斯的貢獻

  拉普拉斯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,他們兩人證明瞭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裡程碑,60年後這個定律終於瓜熟蒂落地誕生了。拉普拉斯的主要註意力集中在天體力學的研究上面,尤其是太陽系天體攝動,以及太陽系的普遍穩定性問題。他把牛頓的萬有引力定律應用到整個太陽系,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,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,從此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數來表示,這個勢函數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,即不會積累也不會消解。

  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。

  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。

  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。他長期從事大行星運動理論和月球運動理論方面的研究,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捲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。這一時期中席卷法國的政治變動,包括拿破侖的興起和衰落,沒有顯著地打斷他的工作,儘管他是個曾染指政治的人。他的威望以及他將數學應用於軍事問題的才能保護了他。他還顯示出一種並不值得佩服的在政治態度方面見風使舵的能力。

  1799年他還擔任過法國經度局局長,併在拿破侖政府中任過6個星期的內政部長。

  拉普拉斯的著名傑作《天體力學》,集各家之大成,書中第一次提出了“天體力學”的學科名稱,是經典天體力學的代表著作。《宇宙系統論》是拉普拉斯另一部名垂千古的傑作。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”。

  1810年,拉普拉斯推導出大地方位角和天文方位角之間的關係,即著名的拉普拉斯方程。每個三角點的天文觀測值同大地計算值之差必須滿足這個方程。因此,拉普拉斯方程對檢驗和控制天文大地網的定向誤差具有重要作用。拉普拉斯對三角測量中布設基線作為長度控制的理論進行了深入研究,1812年,在他的《概率論》一書中首次系統地加以論述。由拉普拉斯倡議,在歐洲布設了從法國馬雷訥到南斯拉夫阜姆的45°平行圈弧度測量(經差15°)。

  1816年被選為法蘭西學院院士,1817年任該院院長。

  1818~1823年間,在拉普拉斯主持下施測“巴黎平行圈三角鎖”,從法國佈雷斯特經巴黎到斯特拉斯堡,延長到德國慕尼黑的各個領域有著廣泛的應用。

  拉普拉斯在數學和天文學方面有巨大貢獻,生平著作中最為著名的為《天體力學》和《宇宙體系論》兩書,法國學會曾因此推薦他為40位不朽人物之一。