皮埃爾·莫佩爾蒂
生平
莫佩爾蒂出生于法國(guó)圣馬洛的一個(gè)中等富裕家庭。1714年,他去巴黎的 Collège de la Marche 學(xué)習(xí)哲學(xué)。因家人的極力反對(duì),才讀了兩年書(shū),就無(wú)法繼續(xù)下去,只好退學(xué)返鄉(xiāng)。回家后,無(wú)意中接觸到數(shù)學(xué),他開(kāi)始對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣。稍后,父親幫他在里爾的法國(guó)火槍隊(duì)找到一份軍職工作。可是,莫佩爾蒂對(duì)這工作并不感到興趣。他勉強(qiáng)地待了三年。在這段時(shí)間,莫佩爾蒂認(rèn)識(shí)了許多社交界與數(shù)學(xué)界的名士,得到許多珍貴的建議與指教。搬回巴黎居住后,他慢慢地建立了很好的學(xué)術(shù)聲譽(yù)。1723年,他被選入法國(guó)科學(xué)院。1728年,又被選為皇家學(xué)會(huì)的會(huì)員。
1729年,莫佩爾蒂進(jìn)入巴塞爾大學(xué)深造。約翰·伯努利是他的恩師。在伯努利的諄諄教誨之下,莫佩爾蒂受益良多;他學(xué)會(huì)了萊布尼茨微積分的精髓,牛頓萬(wàn)有引力的要訣。那時(shí),他主要是研究關(guān)于活力(Vis viva)這方面的問(wèn)題。他發(fā)展與延伸了許多牛頓的杰作(那時(shí),在英國(guó)以外,牛頓的理論還沒(méi)有被廣泛的接受)。而笛卡兒力學(xué)則遭到他極力地反對(duì)。
1730年,力學(xué)界各個(gè)競(jìng)爭(zhēng)門(mén)派的爭(zhēng)論焦點(diǎn),開(kāi)始轉(zhuǎn)聚到地球的形狀。根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的闡述,加上他的恩師約翰·伯努利悉心指導(dǎo),莫佩爾蒂研究出一套新的理論,主張地球是近扁球形的;而他的對(duì)手雅克·卡西尼,則認(rèn)為地球是長(zhǎng)球形的。為了平息這場(chǎng)爭(zhēng)論,1736年,他親自率領(lǐng)一支遠(yuǎn)征隊(duì)去芬蘭拉普蘭省。在那里,他小心翼翼地測(cè)量出經(jīng)度一度的長(zhǎng)度。他將測(cè)量的方法與結(jié)果寫(xiě)成了一本書(shū)。1738年,發(fā)表《Sur la figure de la terre》,徹底地證明了地球是近扁球形的。在這本書(shū)內(nèi),還提到了遠(yuǎn)征隊(duì)的冒險(xiǎn)經(jīng)歷,以及關(guān)于古老的碑文 《K?ym?j?rvi Inscriptions》 的紀(jì)載。
應(yīng)普魯士國(guó)王腓特烈二世的邀請(qǐng),于1740年,莫佩爾蒂來(lái)到柏林,幫助提升普魯士王國(guó)的科學(xué)水準(zhǔn)。1741年,莫佩爾蒂跟著腓特烈大帝與他率領(lǐng)的普魯士軍隊(duì)攻打奧地利,不料造化作弄,居然在莫爾維茨會(huì)戰(zhàn)中,遭到奧地利軍隊(duì)俘虜。因?yàn)槟鍫柕僭诳茖W(xué)界的名聲,奧地利政府并沒(méi)有難為他。被釋放后,莫佩爾蒂很狼狽地逃回柏林,再輾轉(zhuǎn)返回巴黎。那里,于1742年,他重整旗鼓,被推選為法國(guó)科學(xué)院的主任。次年,又當(dāng)選為法蘭西學(xué)院的院士。1744年,回到柏林。在那里,已接近半百的他,遇到了未來(lái)共渡人生的伴侶 Eleonor Borck ,次年八月,兩人共結(jié)連理。
在腓特烈大帝的要求下,于1746年,莫佩爾蒂正式成為柏林科學(xué)院的首任院長(zhǎng)。雖然莫佩爾蒂對(duì)這職務(wù)有高度的期望,他做的很辛苦。他并不會(huì)講德國(guó)話,不能夠有效地與本地人溝通,管理日常公事也需要副手幫助。再者,腓特烈大帝給予科學(xué)院的經(jīng)費(fèi)不夠,無(wú)法吸引最優(yōu)秀的人才來(lái)柏林教導(dǎo)與研究。唯一能請(qǐng)到的明星學(xué)者是數(shù)學(xué)家李昂哈德·尤拉。莫佩爾蒂任職這段時(shí)間,尤拉的確幫了他很多忙。
因?yàn)榘詸?quán)主義與殖民主義作祟,于1757年,爆發(fā)了驚天動(dòng)地的七年戰(zhàn)爭(zhēng),很不幸地夾在普魯士王國(guó)與法國(guó)的戰(zhàn)事中間,莫佩爾蒂的處境變的非常尷尬。他的影響力在巴黎與柏林也都不如從前。發(fā)覺(jué)自己身心交瘁,健康每況愈下,他只好退休至法國(guó)南方。在那里待了幾個(gè)月后,又搬到巴塞爾安享天年,隔年,過(guò)世于巴塞爾。
最小作用量原理
莫佩爾蒂于1744年發(fā)表了最小作用量原理。這原理闡明,對(duì)于所有的自然現(xiàn)象,作用量趨向于最小值。他定義作用量為物體的質(zhì)量,移動(dòng)距離,與移動(dòng)速度的乘積。
1741年,莫佩爾蒂在巴黎科學(xué)院發(fā)表了一篇論文〈靜止物體定律〉(Loi du repos des corps)。他表明,在一個(gè)系統(tǒng)里,所有呈靜止?fàn)顟B(tài)的物體,假若有任何變化,產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng),趨向于作用量的最小改變。
在另一篇于1744年,在巴黎科學(xué)院發(fā)表的論文中,他提出了〈幾種以前互不相容的自然定律的合一論〉(Accord de plusieurs lois naturelles qui avaient paru jusqu"ici incompatibles):光折射的路徑,從一種介質(zhì)到另一種介質(zhì),是作用量的最小值。
1746年,莫佩爾蒂更進(jìn)一步地在伯林科學(xué)院發(fā)表了論文〈運(yùn)動(dòng)與靜止定律〉(Loix du mouvement et du repos)。他表明,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)也趨向于最小作用量。為了便于分析,物體的全部質(zhì)量可以被視為集中于一點(diǎn),稱這一點(diǎn)為質(zhì)點(diǎn)。在十八世紀(jì)前期,關(guān)于質(zhì)點(diǎn)經(jīng)碰撞后的可能發(fā)生狀況,有很大的爭(zhēng)論。笛卡兒派與牛頓派物理學(xué)家認(rèn)為,在碰撞下,幾個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總動(dòng)量與相對(duì)速度是恒定的。萊布尼茨派則認(rèn)為活力 (vis viva) 也是恒定的。由于兩個(gè)原因,這論點(diǎn)是笛卡兒派與牛頓派無(wú)法接受的:
活力恒定不能應(yīng)用于“硬物體”(不能壓縮的物體)。
活力的數(shù)學(xué)定義是質(zhì)量與速度平方的乘積。為什么速度在活力這數(shù)量里出現(xiàn)兩次?
萊布尼茨派辯明,理由很簡(jiǎn)單,任何物質(zhì)對(duì)于運(yùn)動(dòng)都有一種自然的趨向。在靜止?fàn)顟B(tài),物體里含有一個(gè)內(nèi)在的速度。當(dāng)物體開(kāi)始移動(dòng)時(shí),對(duì)應(yīng)于實(shí)際的運(yùn)動(dòng),又產(chǎn)生了第二個(gè)速度項(xiàng)目。
笛卡兒派與牛頓派則認(rèn)為這辯理簡(jiǎn)直是胡言。對(duì)于中古學(xué)者,運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在趨向這句話,具有一種奧秘的性質(zhì);這中古學(xué)者的偏愛(ài),必須毫無(wú)反顧地抗拒。今天,硬物體的概念已被完全地否定了。至于質(zhì)量與速度平方的乘積,這數(shù)量則是動(dòng)能的兩倍?,F(xiàn)代力學(xué)給予了活力一個(gè)很重要的角色。
對(duì)于莫佩爾蒂而言,硬物體的概念是很重要的。他提出的最小作用量原理有一個(gè)很特別的優(yōu)點(diǎn):這原理可以應(yīng)用于硬物體與彈性物體。又可以應(yīng)用于靜止?fàn)顟B(tài)的物體與光,似乎,這原理可以廣泛的應(yīng)用于宇宙的每一個(gè)角落。
莫佩爾蒂又從宇宙論的觀點(diǎn)來(lái)論述:最小作用量好像一個(gè)經(jīng)濟(jì)原理;在經(jīng)濟(jì)學(xué)里,大概就是“精省資源”的意思。這論述的瑕疵是,并沒(méi)有任何理由,能夠解釋,為什么作用量趨向最小值,而不是最大值。事實(shí)上,萊布尼茨證明過(guò),在大自然現(xiàn)象中,這物理量有可能趨向最小值,也有同樣的可能趨向最大值。假若,我們解釋最小作用量為大自然的精省資源,那么,我們又怎么解釋最大作用量呢?
著作
Sur la figure de la terre (1738)
Discours sur la parallaxe de la lune (1741)
Discours sur la figure des astres (1742)
Eléments de la géographie (1742)
Lettre sur la comète de 1742 (1742)
Accord de différentes loix de la nature qui avoient jusqu"ici paru incompatibles|Accord de différentes loix de la nature qui avoient jusqu’ici paru incompatibles (1744,Accord between different laws of Nature that seemed incompatible,英文翻譯)
Vénus physique (1745)
Astronomie nautique (1745 and 1746)
fr:Les loix du mouvement et du repos déduites d"un principe metaphysique|Les loix du mouvement et du repos déduites d"un principe metaphysique (1746,Derivation of the laws of motion and equilibrium from a metaphysical principle,英文翻譯)
Essai de cosmologie (1750)。
榮譽(yù)
月球的莫佩爾蒂隕石坑(英語(yǔ):Maupertuis (crater))是為了紀(jì)念莫佩爾蒂而命名的。
參考文獻(xiàn)
Chisholm, Hugh (編).Pierre Louis Moreau de Maupertuis.大英百科全書(shū)第十一版. 劍橋大學(xué)出版社. 1911年.
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