拉普拉斯

拉普拉斯生平介绍小组成员：王肃、冯文杰、毛源豪引言2122我们认识拉普拉斯大多是从了解拉普拉斯变换开始的。拉普拉斯变换是工程数学中常用的一种积分变换，又名拉氏变换。拉氏变换是一个线性变换，可将一个有引数实数t（t≥0）的函数转换为一个引数为复数s的函数。拉普拉斯变换在许多工程技术和科学研究领域中有着广泛的应用，特别是在力学系统、电学系统、自动控制系统、可靠性系统以及随机服务系统等系统科学中都起着重要作用。而被用名字来命名这种变换的拉普拉斯又是何许人也呢？他又对此变换做出了什么贡献呢？接下来我们将带你认识这位诞生于18世纪中叶的数学家、天文学家：拉普拉斯拉普拉斯的早年拉普拉斯1749年3月23日生于博蒙昂诺日拉普拉斯家境贫寒，靠邻居的周济才得到读书的机会。16岁时进入开恩大学，并在学习期间写了十篇关于有限差分的论文。在完成学业之后，他带着介绍信从乡下到巴黎去求见大名鼎鼎的达朗贝尔，荐书投去，杳无音讯，因为达朗贝尔对于只带着大人物的推荐信的年轻人不感兴趣。拉普拉斯并不气馁，随即写了一篇阐述力学一般原理的论文，求教于达朗贝尔。由于这篇论文异常出色，达朗贝尔为其才华所感，欣然回了一封热情洋溢的信，信中写道：“拉普拉斯先生，你看，我几乎没有注意你那些推荐信；你不需要什么推荐。你已经更好地介绍了自己。对我来说这就够了；你应该得到支持。”达朗贝尔还很高兴的当了他的教父，并介绍他去巴黎陆军学校任教授。拉普拉斯事业上的辉煌时期便从此开始。——传记中的描写1767年，年青英俊的拉普拉斯，擦掉靴子上的泥土，怀里揣着一封当地一位大人物热情的推荐信，决定到巴黎一展抱负。他在一家小客店放好箱子，来到科学院，满怀信心地递上介绍信求见法国科学院的实际负责人达朗贝尔。不料等了半个时辰，看门人冷淡地回来告诉他：“大人今天不见客。”达朗贝尔对光靠知名人士介绍的年轻人不感兴趣。拉普拉斯是机灵人。他立刻意识到毛病出在哪里。回到住所，借着摇曳的烛光，他洋洋洒洒地给达朗贝尔写了一封长信，对力学的普遍原理作了擘肌分理的论述。这一招果然灵验。达朗贝尔马上写信邀请他：“先生，您知道我没有注意您的推荐信。您不需要这类东西。您的自我介绍要好得多。这对我就够了。我的支持是您所应得的。”过不几天，巴黎军事学校聘请拉普拉斯为数学教授。数学史上新的光辉的一页从此开始了。作为一个诺曼底农民的儿子，巴黎的一切使他眼花缭乱。宫殿、教堂以至马车和妇女的服饰都是新奇的。不过，相比之下，他对变幻莫测的自然界的物理现象更感兴趣。凡是有助于解释世界的，如潮汐的涨落，声波的传播，毛细现象，比热的测定等，他都悉心加以研究。但是，这些“枝节”题上的成就不能使他满足。他更有一项宏伟得多的计划：揭开宇宙之谜!人生巅峰时期拉普拉斯于1773年被选为法国科学院副院士；1783年任军事考试委员，并于1785年主持对一个16岁的惟一考生进行考试，这个考生就是后来成为皇帝的拿破仑(Nopo1eon)；1785年当选为法国科学院正式院士；自1795年以后，他先后任巴黎综合工科学校和高等师范学校教授；1816年被选为法兰西学院院士，一年后任谅院主席。他还被拿破仑任命为内政部长，元老议员并加封伯爵。拿破仑下台后，路易十八(LouisXVIII)重登王位，拉普拉斯又被晋升为侯爵。学术上的贡献拉普拉斯才华横溢，著作如林，在青年时代就发表了一系列的论著。拉普拉斯的研究领域是多方面的，有天体力学、概率论、微分方程、复变函数、势函数理论、代数、测地学、毛细现象理论等，并有卓越的创见。他是一位分析学的大师，把分析学应用到力学，特别是天体力学，获得了划时代的结果。他的代表作有：《宇宙体系论》、《分析概率论》《天体力学》。《宇宙体系论》(1796年)是一本解释宇宙的、文字通俗的科普读物。他所提出的太阳系生成的星云假设说就收集在此书的附录里。这一假说1755年康德(Kant)虽已述及，但康德主要是从哲学的角度加以考虑的，而拉普拉斯则是从数学、力学的角度进行推导的，这不但充实了星云假说的内容，而且作出了详细的科学论证。因此，人们常把这一假说称为“康德-拉普拉斯星云假说。”关于《天体力学》对于拉普拉斯此后的科学工作，傅里叶有过精湛的总结：“拉普拉斯的一切研究都朝着一个固定的方向绝不偏离。他才能的主要特色就是目标的坚定一致。开始研究太阳系的时候，他已经处于数学分析的顶峰，熟谙其中的奥妙。在这个领域进行开拓，没有人比他更为胜任了。1773年他解决天文学上一个最重要问题。从此他决定把自己的全部才智献给数理天文学。他的使命就是使它臻于完善。他精心设计这一伟大工程，并且以科学史上罕见的不屈不挠精神毕其一生精力来完成它。这项工程的意义重大，是值得这位天才引以自豪的。他着手撰写时代的《大综合论》——《天体力学》；不过他的不朽工作远远超过托勒玫的《大综合论》，就像近代的数学分析远远超过欧几里得的《几何原本》。”关于《天体力学》《天体力学》——拉普拉斯一生中最伟大的杰作——在26年时间里分卷出版。头两卷发表于1799年，研究行星的形状、运动和潮汐现象；接着的两卷出版于1802年和1805年；最后的第五卷在1823—1825年完成。它把牛顿、克莱罗、达朗贝尔、欧拉、拉格朗日等人以及拉普拉斯自己的成果和发现融合成一个完美的整体，建立起一座无比壮丽的天体力学大厦。它是这样的完善，以致相当一段时间里，他的后继者们几乎不能再添加什么了。不用说，这部不朽名著受到学术界极其热烈的欢迎。《天体力学》中的数学说明十分简略，有时候显得相当笨拙。拉普拉斯只关心结果，不注意推导过程。为了使著作有一简洁的形式，避免冗长的数学证明，他往往略去一切，只留下结果，并且在结论前面加上一个叫人放心的短语：“容易看出”。实际上，对于读者，基至对于作者本人，“容易”应该理解为“很难”。拉普拉斯自己承认，要重新推导这些结果并不容易。美国数学家兼天文学家鲍迪奇翻译了《天体力学》五卷本的四卷和附加的说明，他抱怨说：“只要一看到“容易看出……”这句话，我就知道起码得花好几个小时的苦功夫才能填补这段空白。”否则将更伟大如果除此以外，拉普拉斯不做其他事情，他一定会比现在更加伟大。可惜事实不是这样。“我研究数学，与其说是为了贪图虚名，不如说是出于爱好，”1777年他在给达朗贝尔的信中这样写道。“我最感兴趣的是研究发明家的进展，观察他们在解决所遇到的障碍时所表现出的才智。然后我把自己置于他们的地位，并问自己：我应该怎样来克服这同样的障碍?虽然这种替换在绝大多数情况下是使我出丑，不过，无论如何，分享他们成功的喜悦，充分补偿了我小小的丢丑。要是我运气好，能在他们的工作中增添一些东西，我总把自己的成绩归功于他们首创的努力，并且相信，如果他们处在我的位置，一定会走得比我更远。”他的第一句话，人们或许还可以同意；可是对于他后面谦恭的表白，却不敢苟同。事实是，严重的虚荣心使拉普拉斯不能充分肯定同他声望相当的同行们的工作。他把同时代的和前辈们的研究成果攫为己有而不作任何解释。他从欧拉、拉格朗日拿来位势理论的根本概念，从勒让德的数学分析中取走所需的一切，……在《天体力学》中，他不提别人的工作而把自己的成果同他们的混在一起，这样就给后代造成这样的印象，似乎宇宙空间的数学理论是他一个人创造的。他对太阳系动力学的重大贡献，轻易地盖过他要抹煞的其他人的工作。当然，他还不至于忘记牛顿。在《天体力学》中重复提到的只有牛顿一人。似乎天体力学的宏伟大厦，只是他——拉普拉斯——和牛顿两人建造的。这使得拉普拉斯的巨大声望蒙上一层难以抹掉的阴影。Thanksforyourtime!