(苏)(6)群星争辉-18世纪的科学.ppt

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1、 第六讲第六讲 群星争辉群星争辉 1818世纪的科学世纪的科学 16、17世纪，近代科学在少数杰出的人物手中诞生了，但很少为公众所了解。18世纪虽然在科学知识体系的建树方面不如上一个世纪，但它通过多种渠道使科学为社会中坚力量所认识，从而在社会活动方面发挥越来越重要的作用，为下一个世纪科学的全面社会化奠定了基础。群星争辉群星争辉1818世纪的科学世纪的科学 牛顿力学牛顿力学在18世纪世纪被法国科学家们发展成分析力学分析力学、理论力学理论力学等，用以解决越来越复杂的力学问题。18世纪世纪力学的主要应用应用属天体力学天体力学。拉拉普拉斯普拉斯的天体力学天体力学借助分析力学分析力学的数学工具，把牛顿以

2、来牛顿以来的太阳系学理论太阳系学理论推想一个高峰，其最重要的成就之一是证明了证明了太阳系的稳定性。欧拉欧拉（1707-17831707-17831707-17831707-1783）瑞士数学家瑞士数学家1.科学奇才科学奇才欧拉欧拉 瑞士瑞士瑞士瑞士数学家、自然科学家。数学家、自然科学家。17071707年年4 4月月1515日日生生于于瑞士的巴塞尔瑞士的巴塞尔，17831783年年9 9月月1818日于日于俄国彼得堡去逝。俄国彼得堡去逝。欧拉欧拉出生于牧师家庭，自幼受父亲的教育。出生于牧师家庭，自幼受父亲的教育。13131313岁岁岁岁入读巴塞尔大学，入读巴塞尔大学，15151515岁岁岁岁大

3、学毕业，大学毕业，16161616岁岁岁岁获硕士学位获硕士学位。欧拉是欧拉是18181818世纪数学界世纪数学界世纪数学界世纪数学界的的的的中心人物中心人物中心人物中心人物，他不但为，他不但为数学界数学界数学界数学界作出贡献，更把数学作出贡献，更把数学推至推至推至推至几几乎整个乎整个物理领域物理领域物理领域物理领域。欧拉是数学史上最“高产”的数学家，被誉为“数学界中的莎士比亚”，他的公式被誉为数学领域最完美的公式最完美的公式。平均每年写800多页的论文，还写了大量的力学、分析学、几何学、变分法等课本课本，无穷小分析引论、微分学原理、积分学原理等都成为数学中的经典著作经典著作。在许多数学分支中也

4、可经常见到以他的名字命名的重要常数、公式和定理。q发表过发表过800800多篇多篇论文。论文。q发明了发明了变分法，变分法，引入了引入了e e为底的对数为底的对数。在大学得到在大学得到最有名的数学家最有名的数学家微积分权威微积分权威约翰约翰伯努利伯努利的精心指导。的精心指导。1725年约翰年约翰伯努利的儿子伯努利的儿子丹尼尔丹尼尔伯努伯努利利赴赴俄国俄国，并向，并向沙皇沙皇推荐欧拉，这样，年仅推荐欧拉，这样，年仅26岁的欧拉担任了岁的欧拉担任了彼得堡科学院数学教授彼得堡科学院数学教授。1735年，欧拉解决了一个年，欧拉解决了一个天文学天文学难题（计算难题（计算彗星彗星轨轨道），这个问题经道），

5、这个问题经几个著名数学家几个月几个著名数学家几个月的努的努力才得到解决，而欧拉却用力才得到解决，而欧拉却用自己发明的方法自己发明的方法，3天天便完成了。然而过度的工作使他得了便完成了。然而过度的工作使他得了眼病眼病，不幸不幸右眼失明右眼失明，这时他，这时他才才28岁岁。1741年欧拉应普鲁士腓特烈大帝邀请，到柏林担任科学院物理数学所所长所长。计算计算、运演运演对欧拉就像作家写信。据说，他常怀抱婴儿写作数学论文；仅在家人两次喊他吃饭的间隔里，就写出一篇数学文章。直到直到17661766年年，在沙皇喀德林二世的诚聘下重回彼得堡重回彼得堡，不料没多久，左眼视力衰退，几乎完全失明。不幸接踵而来，177

6、11771年年彼得堡的火灾殃及欧拉住宅，带病而失明的带病而失明的6464岁的岁的欧拉被困在大火中，虽然他被人从火海中救了出来，但书房书房和大量研究成果大量研究成果全部化为灰烬。沉重的打击，没有使欧拉欧拉倒下。在他完全失明之前，抓紧最后时刻，在一块大黑板上疾书疾书他发现的公式，然后口述口述其内容，由他的学生学生特别是大儿子大儿子AA欧拉欧拉（数学家和物理学家）笔录。欧拉完全失明以后，仍然以惊人的毅力与黑暗搏斗，凭着记忆和心算进行研究，直到逝世，竟达竟达1717年之久年之久。欧拉欧拉2.科学世家的骄子科学世家的骄子伯努利伯努利 1718世纪，欧洲数学界出现一个大的数学家族伯努利家族。这个家族的三代

7、人中有8位数学家，他们几乎对当时数学的各个分支都作出了重大贡献，其中以第1代的雅各布伯努利和约翰伯努利兄弟及第2代的丹尼尔.伯努利最为著名。这个家族的祖先原籍是比利时人比利时人，1583年由于受到天主教的迫害，首先迁往法兰克福迁往法兰克福避难，以后定居在瑞士定居在瑞士的巴塞尔。丹尼尔伯努利丹尼尔伯努利丹尼尔伯努利丹尼尔伯努利（1700-1700-1700-1700-1782178217821782）瑞士数学家瑞士数学家瑞士数学家瑞士数学家丹尼尔伯努利，著名的伯努利家族中最杰出的一位，他是约翰伯努利的第二个儿子。13岁开始学习哲学和逻辑学，15岁获得学士学位，16岁获得艺术硕士学位。在这期间，他

8、的父亲父亲，特别是他的哥哥哥哥尼古拉伯努利教他学习数学，使他受到了数学家庭数学家庭的熏陶。其伯父、父亲、两个兄弟、一个堂兄、其伯父、父亲、两个兄弟、一个堂兄、两个堂侄都是著名的科学家两个堂侄都是著名的科学家1733年丹尼尔离开彼得堡，开始了与欧拉最受人称颂的科学通信。在信中，丹尼尔向欧拉提供最重要的科学信息，欧拉运用杰出的分析才能和丰富的工作经验给以最迅速的帮助，他们先后通信40年，是最亲密的朋友和竞争对手。丹尼尔还同C哥德巴赫等数学家进行学术通信。丹尼尔伯努利丹尼尔伯努利 丹尼尔丹尼尔伯努利伯努利的研究领域极为广泛，的研究领域极为广泛，几乎涉及当时的几乎涉及当时的数学数学和和物理学物理学前沿

9、问题。在前沿问题。在纯数学纯数学方面，涉及方面，涉及代数代数、微积分微积分、级数理论级数理论、微分方程微分方程、概率论概率论等，但他等，但他最出色的工作最出色的工作是是将微积分、微分方程应用到物理学将微积分、微分方程应用到物理学，研究研究流流体问题体问题、物体振动物体振动和和摆动问题摆动问题，他被推崇为，他被推崇为数学物理方法数学物理方法的奠基人。的奠基人。丹尼尔丹尼尔全部数学和力学著作、论文超过全部数学和力学著作、论文超过8080种种。一生中最重要的著作。一生中最重要的著作流体动力学流体动力学（伯（伯努利方程）。努利方程）。3030多年间多年间（1725175717251757）他因天他因天

10、文学、文学、地球引力、潮汐、磁学、洋流、船体航行的稳地球引力、潮汐、磁学、洋流、船体航行的稳定和振动理论等成果定和振动理论等成果，获得巴黎科学院获得巴黎科学院1010次以次以上的奖赏上的奖赏。特别是。特别是17341734年，年，他与父亲约翰他与父亲约翰以以“行星轨道与太阳赤道不同交角的原因行星轨道与太阳赤道不同交角的原因”的佳作，的佳作，获得了获得了巴黎科学院巴黎科学院的的双倍奖金双倍奖金。丹尼尔获奖的次数丹尼尔获奖的次数可以和著名的数学家可以和著名的数学家欧欧拉拉相比，因而受到了相比，因而受到了欧洲学者们的爱戴欧洲学者们的爱戴，17471747年年成为成为柏林柏林科学院成员，科学院成员，1

11、7481748年成为年成为巴黎巴黎科学院成员，科学院成员，17501750年年被选为被选为英国皇家学会英国皇家学会会员，会员，他还是他还是波伦亚波伦亚(意大利意大利)、伯尔尼伯尔尼(瑞士瑞士)、都灵都灵(意大利意大利)、苏黎世苏黎世(瑞士瑞士)和和慕尼黑慕尼黑(德国德国)等科等科学院学院或或科学协会的会员，科学协会的会员，在他有生之年在他有生之年，还一，还一直保留着直保留着彼得堡科学院院士彼得堡科学院院士的称号。的称号。拉格朗日拉格朗日（1736-1736-1736-1736-1813181318131813）意大利意大利意大利意大利-法国法国法国法国数学家数学家天文学家天文学家3.推动天体运

12、行的人推动天体运行的人 拉格朗日拉格朗日生于生于意大利意大利西北部西北部的的都灵都灵。父亲父亲是法国陆军骑兵的是法国陆军骑兵的一名一名军官军官，后经商破产。父亲一，后经商破产。父亲一心想把他培养成一名心想把他培养成一名律师律师。q数学科学数学科学高耸的高耸的金字塔金字塔（拿（拿破仑）破仑）q拉格朗日方程拉格朗日方程成为成为分析力学分析力学的最终成就的最终成就q解决了解决了天体摄动天体摄动问题问题 拉格朗日拉格朗日青年时代喜爱上青年时代喜爱上几何学几何学。1717岁岁时读了时读了英国英国天文学家天文学家哈雷哈雷介绍牛顿微积分成介绍牛顿微积分成就就的短文的短文论分析方法的优点论分析方法的优点后，感

13、觉到后，感觉到“分析分析才是自己最热爱的学科才是自己最热爱的学科”，从此迷上从此迷上了了数学分析数学分析。1818岁时岁时将用将用拉丁语拉丁语写的论文寄给了数学写的论文寄给了数学家家欧拉欧拉。不久获知这一成果早在。不久获知这一成果早在半个世纪前半个世纪前就被就被莱布尼兹莱布尼兹取得了。这个不幸的开端并未取得了。这个不幸的开端并未使拉格朗日灰心，相反，更坚定了他投身数使拉格朗日灰心，相反，更坚定了他投身数学分析领域的信心。学分析领域的信心。17661766年年（3030岁岁）拉格朗日拉格朗日接受接受德国德国腓特腓特烈大帝烈大帝的邀请，的邀请，任普鲁士科学院数学部主任任普鲁士科学院数学部主任（接替

14、欧拉）（接替欧拉）。在此期间，他完成了。在此期间，他完成了分析分析力学力学一书，这是一书，这是牛顿之后牛顿之后一部重要的一部重要的经典经典力学著作力学著作，建立起，建立起完整和谐完整和谐的力学体系，使的力学体系，使力学分析化力学分析化。他在序言中宣称：。他在序言中宣称：力学力学已经成已经成为为分析的一个分支。分析的一个分支。17831783年，年，拉格朗日拉格朗日的故乡建立的故乡建立“都灵科都灵科学院学院”，任命他为名誉院长。，任命他为名誉院长。17861786年腓特烈年腓特烈大帝去世，他（大帝去世，他（5050岁岁）接受了）接受了法王法王路易十六路易十六的邀请，离开柏林，的邀请，离开柏林，定

15、居巴黎定居巴黎，直至去世直至去世。拉格朗日拉格朗日是是分析力学分析力学的创立者的创立者。在名著。在名著分析力学分析力学中，引入中，引入势和等势面势和等势面概念，进一概念，进一步把步把数学分析数学分析应用于应用于质点和刚体力学质点和刚体力学，提出了，提出了运用于运用于静力学静力学和和动力学动力学的的普遍方程普遍方程，引进，引进广义广义坐标坐标的概念，建立了的概念，建立了拉格朗日方程拉格朗日方程，把力学体把力学体系的运动方程从系的运动方程从以力以力为基本概念的为基本概念的牛顿形式牛顿形式，改变为改变为以能量以能量为基本概念的为基本概念的分析力学形式分析力学形式，更，更加加数学化数学化，适用于几乎，

16、适用于几乎一切力学系统一切力学系统。奠定了奠定了分析力学的基础分析力学的基础，为把力学理论推广应用到，为把力学理论推广应用到物物理学理学其他领域开辟了道路。其他领域开辟了道路。这期间这期间拉格朗日拉格朗日参加了参加了巴黎科学院巴黎科学院成立成立的研究法国的研究法国度量衡统一问题度量衡统一问题的委员会，并出的委员会，并出任法国任法国米制委员会主任米制委员会主任。17991799年，法国完成年，法国完成统一度量衡工作，制定了被统一度量衡工作，制定了被世界公认的长度、世界公认的长度、面积、体积、质量的单位面积、体积、质量的单位，拉格朗日拉格朗日为此做为此做出了出了巨大努力。巨大努力。18131813

17、年年4 4月月3 3日，日，拿破仑拿破仑授予他授予他帝国大十帝国大十字勋章字勋章，但此时的拉格朗日已卧床不起，但此时的拉格朗日已卧床不起，4 4月月1111日早晨，拉格朗日逝世。日早晨，拉格朗日逝世。拉格朗日的科学成就拉格朗日的科学成就在在数学上最突出的贡献数学上最突出的贡献是使是使数学分析数学分析与与几何几何、力学力学脱离开脱离开，使，使数学的独立性数学的独立性更更为清楚，从此为清楚，从此数学不再仅仅是数学不再仅仅是其他学科的其他学科的工具工具。他他总结了总结了1818世纪的数学成果，同时又世纪的数学成果，同时又为为1919世纪的数学研究世纪的数学研究开辟了道路开辟了道路，堪称，堪称法法国最

18、杰出的国最杰出的数学大师数学大师。拉格朗日的科学成就拉格朗日的科学成就 同时，他的关于同时，他的关于月球运动月球运动(三体问题三体问题)、行行星运动星运动、轨道计算轨道计算、两个不动中心问题两个不动中心问题、流流体力学体力学（流体运动理论流体运动理论，提出，提出描述流体运动描述流体运动的拉格朗日法）的拉格朗日法）等等方面的成果，在使方面的成果，在使天文学天文学力学化力学化、力学分析化力学分析化上，起到了历史性的作上，起到了历史性的作用，促进了用，促进了力学力学和和天体力学天体力学的进一步发展，的进一步发展，成为这些领域的成为这些领域的开创性开创性或或奠基性研究奠基性研究。拉格朗日拉格朗日的研究

19、工作，约有的研究工作，约有一半同天体力学一半同天体力学有关有关。他用自己在。他用自己在分析力学分析力学中的原理和公式，建立中的原理和公式，建立起起各类天体的运动方程各类天体的运动方程。近百余年来近百余年来，数学领域数学领域的许多的许多新成就新成就都可以都可以直接或间接地直接或间接地溯源于溯源于拉格朗日的工作。所以他在拉格朗日的工作。所以他在数数学史学史上被认为是对上被认为是对分析数学分析数学的发展产生全面影响的的发展产生全面影响的数学家之一。被数学家之一。被腓特烈二世腓特烈二世誉为誉为“欧洲最大的数学欧洲最大的数学家家”。法国大革命时期，法国大革命时期，拉格朗日拉格朗日没有受到什么冲击。没有受

20、到什么冲击。他曾试图保护他曾试图保护拉瓦锡拉瓦锡，但未成功。，但未成功。一生研究大量课题，完成了涉及多一生研究大量课题，完成了涉及多个科学领域的论文和专著，其中个科学领域的论文和专著，其中最著名最著名最著名最著名的有的有的有的有巨著巨著巨著巨著数学手册数学手册数学手册数学手册（八卷）、（八卷）、（八卷）、（八卷）、力学力学力学力学专著专著专著专著动力学动力学动力学动力学、文集文集文集文集（23232323卷）、卷）、卷）、卷）、百科全书百科全书百科全书百科全书的序言等。他的很多研究的序言等。他的很多研究成果记载于成果记载于宇宙体系的几个要点研究宇宙体系的几个要点研究宇宙体系的几个要点研究宇宙体

21、系的几个要点研究中。中。中。中。达朗贝尔生前为达朗贝尔生前为人类的进步与文明人类的进步与文明人类的进步与文明人类的进步与文明做出了做出了巨大贡献巨大贡献巨大贡献巨大贡献，也得到了许多荣誉。，也得到了许多荣誉。但在他临终时，却因但在他临终时，却因教会阻挠没有举行教会阻挠没有举行教会阻挠没有举行教会阻挠没有举行任何形式的葬礼任何形式的葬礼任何形式的葬礼任何形式的葬礼（生前反对宗教）生前反对宗教）生前反对宗教）生前反对宗教）。达朗贝尔达朗贝尔达朗贝尔达朗贝尔(1717-1783)法国法国法国法国著名物著名物著名物著名物理学家、理学家、理学家、理学家、数学家数学家数学家数学家天文学家天文学家天文学家天

22、文学家4.理性启蒙先驱理性启蒙先驱1741年，达朗贝尔进入法国科学院法国科学院担任天文天文学助理院士学助理院士，5年后，被提升为数学副院士数学副院士；1750年后，投身到具有里程碑里程碑性质的法国启蒙运动；1954年被选为法兰西学院院士法兰西学院院士；1772年起任学院的终身秘书。1746年，与当时著名哲学家狄德罗狄德罗一起编纂法国百科全书百科全书，并负责撰写数学与自然数学与自然科学条目科学条目，是法国百科全书派的主要首领主要首领。在这期间，达朗贝尔还在心理学心理学、哲学哲学、音乐音乐、法学法学和宗教文学宗教文学等方面都发表了一些作品。数学数学是达朗贝尔达朗贝尔研究的主要课题主要课题，他是数学

23、分析数学分析的主要开拓者和奠基人。他为极限极限作了较好的定义，但没有公式化没有公式化（没有摆脱传统的几何方法的影响，不可（没有摆脱传统的几何方法的影响，不可能把极限用严格形式阐述能把极限用严格形式阐述波义尔）；波义尔）；但他是当时几乎唯一一位唯一一位把微分看成是函把微分看成是函数极限的数学家数极限的数学家。达朗贝尔的科学成就达朗贝尔的科学成就 达朗贝尔达朗贝尔是18世纪少数几个把收敛级数和发散级数分开的数学家之一，并且他还提出一种判别级数绝对收敛的方法达朗贝尔判别法（现在还使用的比值判别法现在还使用的比值判别法）。他同时是三角级数理论的奠基人；为偏微分方程的出现做出巨大贡献。另外，在复数的性质

24、、概率论等方面也有所研究，很早就证明了代数基本定理。达朗贝尔的科学成就达朗贝尔的科学成就论动力学是达朗贝尔最伟大的物理学著作。在书里，他提出分析力学分析力学中极为重要的达朗贝尔原理达朗贝尔原理，与牛顿第二定律相似，但它的发展在于可以把动力学问题转化为静力学问题处理，还可以用平面静力的方法分析刚体的平面运动，这一原理使一些力学问题的分析简单化，而且为分析力学的创立打下了基础。达朗贝尔的科学成就达朗贝尔的科学成就 生于法国昂古莱姆。家庭很富裕，受到良好教育。在军队从事多年军事建筑工作，1773年发表关于材料强度的论文。论文中提出计算物体上应力和应变的分布的方法，该方法成了结构工程的理论基础，一直沿

25、用至今。库库 仑仑(1736-1806)法国工程师、法国工程师、物理学家物理学家5.电学大师电学大师库仑库仑 1777年法国科学院悬赏改良航海指南针磁针的方法。库仑库仑认为磁针架在轴上，必然带来摩擦，他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。同时对磁力磁力进行深入研究，又发现线扭转线扭转时的时的扭力扭力和和针转过针转过的角度的角度成比例关系成比例关系，从而利用这种装置算出静电静电力力或磁力磁力的大小。这导致他发明了扭秤扭秤，能以极极高的精度高的精度测出非常小的力非常小的力。由于成功设计了新的指南针结构及在研究普通机械理论方面作出的贡献，1782年，他当选为法国科学院院士。17851785年，库仑用年，库

26、仑用扭秤扭秤建立了建立了静电学静电学中著名中著名的的库仑定律库仑定律。（。（。（。（真空真空真空真空中中中中两个点电荷间两个点电荷间两个点电荷间两个点电荷间的的的的相互作用力相互作用力相互作用力相互作用力与两点电荷所带的与两点电荷所带的与两点电荷所带的与两点电荷所带的电量电量电量电量及它们之间的及它们之间的及它们之间的及它们之间的距离距离距离距离的的的的定量关系定量关系定量关系定量关系，即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比，与两者的距离平方成反比离平方成反比离

27、平方成反比离平方成反比。）。）。）。）库仑定律库仑定律是电学发展史上电学发展史上第一个定量规律定量规律，使电学研究从定性定性进入定量定量阶段，是电学史中一块重要的里程碑重要的里程碑。电荷的单位电荷的单位以他的姓氏“库仑库仑”命名。电学大师电学大师 库仑库仑 库仑不仅在库仑不仅在力学力学和和电学电学上做出重大贡献，上做出重大贡献，做为一名做为一名工程师工程师，他在，他在工程方面工程方面也作出过重也作出过重要贡献。要贡献。他曾设计一种水下作业法，类似于现代的沉箱，它是桥梁等水下建筑施工中的一种重要方法。他还留下不少宝贵著作，最主要的电气与磁性一书（共七卷），于1785年至1789年先后公开出版发行

28、。1806年8月23日，库仑因病在巴黎逝世，终年七十岁。1749年考入剑桥大学，1753年尚未毕业就去巴黎留学。后回伦敦定居，在他父亲的实验室中做了许多电学和化学方面的研究。实验研究持续达持续达5050年年之久。1760年被选为英国皇家学会会员。1803年当选为法国科学院外国院土。卡文迪许卡文迪许卡文迪许卡文迪许 (1731-1810)(1731-1810)英国物理学家英国物理学家英国物理学家英国物理学家和化学家和化学家和化学家和化学家6.6.最富有的学者，最有学问的富翁最富有的学者，最有学问的富翁 卡文迪许主要贡献：1781年首先制得氢气，并研究了其性质，用实验证明它燃烧后生成水。但他把氢气

29、误认为燃素，不能不说是一大憾事。1766年，卡文迪许发表论人工空气，并获皇家学会科普利奖章。他制出纯氧，并确定了空气中氧、氮的含量，证明水不是元素而是化合物。他被称为“化学中的牛顿”。他在多方面进行了许多成功的实验研究，但很少发表，过了一个世纪后，麦克斯韦整理了他的实验论文，并于1879年出版了名为尊敬的亨利卡文迪什的电学研究一书。1798年卡文迪许完成年卡文迪许完成测量万有引力测量万有引力的的扭秤实扭秤实验验，后世称为，后世称为卡文迪许实验卡文迪许实验（重大贡献之一）（重大贡献之一）。他算出他算出地球密度为水的地球密度为水的5.481倍倍，由此推算出万有，由此推算出万有引力常量引力常量G的数

30、值为的数值为6.75410-11 Nm2/kg2（现代现代值前四位数为值前四位数为6.672）。）。这一实验的构思、设计与这一实验的构思、设计与操作十分精巧，操作十分精巧，开创了弱力测量的新时代。开创了弱力测量的新时代。早在库仑早在库仑之前，卡文迪许已经研究了之前，卡文迪许已经研究了电荷在电荷在导体上的分布导体上的分布问题。问题。1777年，他向皇家学会提出年，他向皇家学会提出报告说：报告说：“电的电的吸引力和排斥力吸引力和排斥力很可能很可能反比于反比于电电荷间荷间距离的平方距离的平方他最早建立电势概念，指出导体两端的电势与通过它的电流成正比（欧欧姆定律姆定律1827年才确立年才确立）。当时还

31、无法测量电流强度，据说他勇敢地用自己的身体当作测量仪器，以从手指到手臂何处感到电振动来估计电流的强弱。卡文迪许卡文迪许 卡文迪许的卡文迪许的后代亲属后代亲属将一笔财产将一笔财产捐捐赠剑桥大学赠剑桥大学于于18711871年建成实验室，最年建成实验室，最初以初以 H.H.卡文迪许命名的物理系教学卡文迪许命名的物理系教学实验室实验室，后来扩大为包括整个物理系，后来扩大为包括整个物理系在内的在内的科研与教育中心科研与教育中心，并以整个，并以整个卡卡文迪许家族命名文迪许家族命名。该中心注重独立、。该中心注重独立、系统、集团性的系统、集团性的开拓性开拓性实验和理论探实验和理论探索，其中索，其中关键性设备

32、都提倡自制关键性设备都提倡自制。近。近百年来卡文迪许实验室培养出的百年来卡文迪许实验室培养出的诺贝诺贝尔奖获得者已达尔奖获得者已达2626人人。麦克斯韦、瑞利、麦克斯韦、瑞利、J.J.J.J.汤姆孙、卢汤姆孙、卢瑟福等先后主持过该实验室。瑟福等先后主持过该实验室。卡文迪许实验室卡文迪许实验室卡文迪许实验室卡文迪许实验室旧址旧址旧址旧址麦克斯韦麦克斯韦负责创建了卡文迪许实验室。创建了卡文迪许实验室。卡文迪许性格孤僻，很少与外界来往，终生未婚。传说他跟天王星的发现者赫舍尔吃过一次饭。赫舍尔正在建造一座大型望远镜，肉眼看不见的天王星可以显出一个圆面来。卡文迪许一共就说了两句话。最古怪的科学家，视名利

33、如天上的浮云最古怪的科学家，视名利如天上的浮云 卡文迪许一生性情孤癖性情孤癖，最厌恶和害怕两件事物，一是奉承，一是女人。对金钱毫无兴趣对金钱毫无兴趣，甚至不知道一万英磅究竟是多大一笔财富。而他在科学界在科学界没有形成一个学派；在民众心中在民众心中也缺少声望。但他以学识广博，推理清晰，才智罕见而在皇家学会会员在皇家学会会员中倍受崇敬倍受崇敬。他在英国科学界的地位是牛顿以后最高的地位是牛顿以后最高的，他所具的数学数学和实验实验才能可与牛顿媲美。18世纪的英国科学界任何人的智力智力都无法与他相匹敌。伏伏 特特1745-18271745-18271745-18271745-1827意大利意大利意大利意

34、大利物理学家物理学家物理学家物理学家7.电池的发明：伏特电池的发明：伏特 出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭。青年时期就开始了电学实验，加托尼（担任副主教的兄（担任副主教的兄弟、大教堂牧师）弟、大教堂牧师）送他一些仪器，并在家里让出一间房子支持他研究。伏特16岁时与一些著名的电学家通信，其中都灵的贝卡里亚贝卡里亚是一位很有成就的国际知名电学家，他劝告伏特少提出理论，多做实验少提出理论，多做实验。伏特电池的发明、电生理学的建立伏特电池的发明、电生理学的建立 科学史上的佳话科学史上的佳话伏特对静电的了解可与当时最好的电学家媲美。发明的起电盘可存储电荷，能替代莱顿瓶充电，为此，1791年获得皇家学

35、会科普利奖。伏特因读了伽伐尼（意大利医生和动物学意大利医生和动物学家家）的文章，作出了最大的发明和发现。伽伐尼解剖青蛙时（1786年），用刀尖碰剥了皮的蛙腿上外露的神经时，蛙腿剧烈痉挛，同时出现电火花。他认为动物体上本来就存在动物体上本来就存在电电，称为“动物电动物电”。科学史上的佳话科学史上的佳话伏特伏特实验后指出，伽伐尼电伽伐尼电是两种不同金属和湿的动物体连在一起引起的，不是动物电不是动物电而是而是金属电金属电。伽伐尼伽伐尼又进行更加严密的实验，获得动动物体内确实存在动物电物体内确实存在动物电的新证据新证据，为一门全新的学科电生理学电生理学的建立奠定了基础。伽伐尼伽伐尼的偶然发现偶然发现，

36、引出伏特电池的发明伏特电池的发明和电生理学电生理学的建立。伏特伏特真诚地赞扬说，伽伐尼伽伐尼的工作“在物理学和化学史上，是足以称得上划时代的伟大发现之一”。为了纪念伽伐尼，伏特还把伏特电池叫做伽伽伐尼电池伐尼电池，引出的电流称为伽伐尼电流伽伐尼电流。伏特伏特用各种金属做试验，得出著名的著名的伏特序列：伏特序列：锌、锡、铅、铜、银、金。他发现，只要将该序列中前、后两种金属相接触，前者就带正电，后者就带负电；在序列中的距离越远，带电越多。1800年，福特制成了著名的伏特电堆。这是历史上的神奇发明之一。电堆能产生连续的电流，比从静电起电机得到的电流大，由此开始了一场真正的科学革命真正的科学革命。伏特

37、伏特观察沼泽地冒出的气泡，发现了沼气。1792年，伏特去德、法、英、荷兰游历。同拉普拉斯和拉瓦锡共同做实验。当时被选为法国科学院通迅院士，不久又选为伦敦皇家学会外国会员。1801年他在法国科学院表演实验，当时拿拿破仑破仑也在场，他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章和一份养老金，伏特成为拿破仑的被保护人，20年前，他曾是奥地利皇帝奥地利皇帝约瑟夫二世的保护人。1804年他要求辞去帕维亚大学教授而退休时，拿破仑拒绝了他的要求，赐予他更多的名誉和金钱，并授予他伯爵称号。他对政治毫不关心，只专心于他的研究。伏特完成电堆工作后，从舞台上消失。他的著作与教学中缺乏正规的数学，可能限制了他表达自己思想的能力。

38、1827年伏特去世，终年82岁。8.8.一切都是显而易见的一切都是显而易见的 拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯拉普拉斯 (1749-1827)法国数学家法国数学家天文学家天文学家天体力学主要奠基人，天体演化学创立者之一，分析概率论创始人，应用数学的先躯。发表天文学、数学和物理学论文270多篇，专著合计4006多页。其中最有代表性的专著有天体力学、宇宙体系论和概率分析理论。被誉为法国的牛顿和天体力学之父。在数学和物理学方面有重要贡献，以他的名字命名的拉普拉斯变换和拉普拉斯方程，在科学技术各个领域有着广泛应用。1812年，发表重要的概率分析理论一书。1817年，担任过法国科学院主席，在拿破仑政府中曾任过6

39、个星期的内政部长。拉普拉斯拉普拉斯 拉普拉斯青年时期就显示出卓越的数学才能，18岁时带着一封推荐信去找当时法国著名学者达朗贝尔，但被拒绝。拉普拉斯就给达朗贝尔寄去一篇力学方面的论文。这篇论文出色至极，以至达朗贝尔高兴得要当他的教父，并推荐他到军事学校教书。此后，他同拉瓦锡一起测定了许多物质的比热，这是热化学的开端，也是继布拉克关于潜热研究之后向能量守恒定律迈进的又一个里程碑，6060年后这个定律年后这个定律终于瓜熟蒂落地诞生了。拉普拉斯的研究主要集中在天体力学天体力学上，巨著巨著天体力学天体力学（5卷卷16册）册）第一次提出第一次提出天体力学天体力学名词，是经典天体力学的代表作。1773年，因

40、著名的拉普拉斯定理，成为法国科学院副院士。1785年，因著名的拉普拉斯方程，被选为科学院院士。1796年，著作宇宙体系论提出关于行星起源的星云假说（对后来有重大影响对后来有重大影响）。席卷法国的政治变动，包括拿破仑的兴衰，没有显著地显著地打断他的工作，尽管他是个曾染指政治的人。他的威望以及他将数学应用于军事将数学应用于军事的才能保护了他。他还显示出一种并不值得佩并不值得佩服服的在政治态度方面见风使舵见风使舵的能力。（拉普拉斯曾任拿破仑的老师，和拿破仑结下不解之缘。拉普拉斯在数学上是个大师在数学上是个大师，在政治上是个小人物在政治上是个小人物，墙头草墙头草，总是效忠于得势的一边，被人看不起，拿破

41、仑曾讥笑他把无穷小量的精神带到内阁里）9.9.数学王子数学王子高斯高斯高高 斯斯 1777-1855 德国数学家德国数学家 德国数学家、物理学家和天文学家。出生贫苦，父亲是个泥瓦匠。幼年的高斯主要得力于母亲和舅舅。舅舅投身纺织贸易颇有成就。他发现高斯高斯聪明伶利，就用生动活泼生动活泼的方式开发开发高斯的智力智力。若干年后，成就显赫的高斯成就显赫的高斯回想起舅舅，深感对他成才之重要，舅舅去世高斯伤感地说“我们失去了一位天才我们失去了一位天才”。正是由于舅舅慧眼识英才慧眼识英才，经常劝导姐夫劝导姐夫让孩子向学者方面发展，才使高斯没有成为园丁园丁或者泥瓦匠泥瓦匠。在数学史上，在数学史上，很少有人象高

42、斯一样很幸运地有一位鼎力支持他成才的母亲。罗捷雅34岁才出嫁。他性格坚强、聪明贤慧、富有幽默感。高斯一生下来，就对一切现象和事物十分好奇，决心弄个水落石出，这已超出一个孩子能被许可的范围。当丈夫为此训斥孩训斥孩子子时，她总是支持高斯支持高斯，坚决反对顽固的丈夫想把儿子变得跟他一样无知。数学王子数学王子 高斯高斯高斯高斯10岁，数学教师布特纳对他的成长起了一定作用。高斯算出布特纳出的将1到100的所有整数加起来的算术题。一位年仅10岁的孩子，能独立发现这一数学方法（等差数列）实属很不平常。这更能反映高斯从小就注意把握从小就注意把握更本质的数学方法更本质的数学方法这一特点。布特纳特意从汉堡买了最好

43、的算术书送给高斯，说：“你已经你已经超过了我，我没有什么东西可以教你了超过了我，我没有什么东西可以教你了。”接着，高斯与布特纳的助手巴特尔斯巴特尔斯建立了真诚的友谊，高斯高斯由此开始了真正的数学研究真正的数学研究。经巴特尔斯等人引荐，布伦兹维克布伦兹维克公爵公爵召见了1414岁的高斯岁的高斯。朴实、聪明但家境贫寒的高高斯斯赢得了公爵的同情，得到公爵的慷慨资助。公爵在高斯的成才过程中起了举足轻重举足轻重的作用。这种作用反映了欧洲近代科学发展的一欧洲近代科学发展的一种模式种模式，表明在科学研究社会化以前，私人的私人的资助资助是科学发展的重要推动因素之一。高斯正处于私人资助科学研究与科学研究社会化的

44、转转变时期变时期。数学王子高斯数学王子高斯1795年，公爵送他入德国著名的哥丁根大学。1799年，高斯完成博士博士论文，回到家乡。正当他为前途、生计担忧而病倒时，又是公爵又是公爵伸出援助之手伸出援助之手，为高斯付诸了长篇博士论文的印刷费用，送给他一幢公寓送给他一幢公寓，又为他印刷了算术研究（1801年问世）；还负担了高斯的所有生活费用。所有这一切，令高斯十分感动。他在博士论文和算术研究中，写下了情真意切的献词献词：“献给大公献给大公”，“你的仁慈，你的仁慈，将我从所有烦恼中解放出来，使我能从事这种将我从所有烦恼中解放出来，使我能从事这种独特的研究独特的研究”。数学王子高斯数学王子高斯1806年

45、，公爵在抵抗拿破仑统帅的法军时不幸阵亡，高斯悲痛欲绝，长时间对法国人有一种深深的敌意。大公的去世给高斯带来了经济上的拮据，德国处于法军奴役下的不幸，以及第一个妻子的逝世，这一切使得高斯心灰意冷。人们在19世纪整理他未公布于众的数学手稿时看到突然插入了一段细微的铅笔字：“对我来说，死去也比这样的生对我来说，死去也比这样的生活更好受些活更好受些”，才得知他那时的心态。数学王子高斯数学王子高斯由于高斯在天文学、数学方面的杰出工作，他的名声从1802年起就已开始传遍欧洲。彼得堡科学院不断暗示他，自从欧欧拉拉去世，欧拉在彼得堡科学院的位置一直在等待象高斯这样的天才。公爵在世时坚决劝阻高斯去俄国，他甚至愿

46、意给高斯增加薪金，为他建立天文台。现在，高斯又在他的生活中面临新的选择。数学王子高斯数学王子高斯 为了不使德国失去最伟大的天才，德国著名学者洪堡联合其他学者和政界人物，为高斯争取到享有特权的哥丁根大学数学和天文学教授、哥丁根天文台台长的职位。洪堡等人的努力，为哥丁根数学学派的创立、德国成为世界科学中心、数学中心创造了条件。同时，这也标志着标志着科学研究社社会化会化的一个良好开端。数学王子高斯数学王子高斯高斯的数学研究几乎遍及所有领域，在数论、代数学、非欧几何、复变函数和微分几何等方面都做出开创性贡献。他还把数学应用于天文学、大地测量学和磁学的研究，发明最小二乘法原理发明最小二乘法原理。从研究风

47、格、方法乃至具体成就，他都是18-19世纪之交的中坚人物中坚人物。如果我们把18世纪的数学家想象为一系列的高山峻岭，那么最后一位令人肃然起敬的巅峰巅峰就是高斯；如果把19世纪的数学家想象为一条条江河，那么其源头源头就是高斯。数学王子高斯数学王子高斯虽然数学研究、科学工作在18世纪仍末成为令人羡慕的职业，但高斯依然生逢其时，在他快步入而立之年之际，欧洲资本主义的发展，使各国政府都开始重视科学研究。随着拿破仑对法国科学家、科学研究的重视，俄国沙皇以及欧洲许多君主也开始对科学家、科学研究刮目相看，科学研究的社会化进程不断加快，科学的地位不断提高。作为当时最伟大的科学家，高斯获得了不少荣誉，许多世界著

48、名的科学泰斗都把高斯当作自己的老师。数学王子高斯数学王子高斯 1802年，高斯被俄国俄国彼得堡科学院选为通讯院士、喀山大学喀山大学教授；1877年，丹麦政府丹麦政府任命他为科学顾问，这一年，德国德国汉诺威政府也聘请他担任政府科学顾问。高斯的一生，是典型的学者一生。他始终保持着农家的俭朴，使人难以想象他是一位大教授。他先后结过两次婚，几个孩子曾使他颇为恼火。不过，这些对他的科学创造影响不太大。在获得崇高声誉、德国数学开始主宰世界之时，一一代天骄代天骄走完了生命旅程。数学王子高斯数学王子高斯林奈(1707-1778)瑞典瑞典植物学家、植物学家、冒险家冒险家 首先构想出定义首先构想出定义生物属种的原

49、生物属种的原则则，并创造出，并创造出统一的生物命名系统一的生物命名系统统。林奈在林奈在生物学生物学中最主要的成果中最主要的成果是建立了是建立了人为分类体系人为分类体系和和双名制双名制命名法命名法。自然系统自然系统一书是林一书是林奈奈人为分类体系人为分类体系的代表作。的代表作。10.10.植物王国的调理者植物王国的调理者林奈林奈 纲、目、属、种的分类概念是林奈的首创。林奈用拉丁文定植物学名，统一了术语，促进了交流。他采用双名制命名法，即植物的常用即植物的常用名由两部分组成名由两部分组成，前者为属名，要求用名词；后者为种名，要求用形容词。结合命名，林奈林奈规定学名必须简化规定学名必须简化，以以12

50、12个字为限个字为限，这就使资料清楚，便于整理，有利于交流。林奈的植物分类方法和双名制被各国生物学家所接受，植物王国的混乱局面也因此被他调理得井然有序。他的工作促进了植物学的发展，林奈是近代植物分类学的奠基人。但他坚持对抗进化论。林奈生于瑞典。他的父亲对园艺非常爱好，幼时的林奈受到父亲的影响，十分喜爱植物，他曾说：“这花园与母乳一起激发我对植物不可抑制不可抑制的热爱。”1732年，林奈随一个探险队进行野外考察。他发现了100多种新植物，收集了不少宝贵资料。1735年，林奈周游欧洲各国，并在荷兰取得了医学博士学位。在国外的3年是林奈一生中最重要的时期。林奈被视为瑞典瑞典的骄傲和国宝骄傲和国宝。瑞