苏群星争辉世纪的科学.pptx

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1、群星争辉18世纪的科学 牛顿力学牛顿力学在在1818世纪世纪被法国科学家们发展成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，用以解等，用以解决越来越复杂的力学问题。决越来越复杂的力学问题。1818世纪世纪力学的主要力学的主要应用应用属属天体力学天体力学。拉普拉斯拉普拉斯的的天体力学天体力学借助借助分析力分析力学学的数学工具，把的数学工具，把牛顿以来牛顿以来的的太阳系学理论太阳系学理论推向一个高峰，其最重要的成就之推向一个高峰，其最重要的成就之一是一是证明了证明了太阳系的稳定性。太阳系的稳定性。第1页/共63页欧拉（1707-17831707-1783）瑞士数学家瑞士数学家1.科学

2、奇才欧拉瑞士瑞士数学家、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。1313岁岁入读入读巴塞尔大学巴塞尔大学，1515岁岁大学毕业，大学毕业，1616岁岁获硕士学位获硕士学位。欧拉是欧拉是1818世纪数学界世纪数学界的的中心人物中心人物，他不但为，他不但为数学界数学界作出贡献，更把数学作出贡献，更把数学推至推至几几乎整个乎整个物理领域物理领域。第2页/共63页 欧拉是数学史上欧拉

3、是数学史上最最“高产高产”的数学家，被誉为的数学家，被誉为“数学界中的莎士比亚数学界中的莎士比亚”，他的公他的公式被誉为数学领域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。平均每年写800800多页多页的论文，还写了的论文，还写了大量大量的的力学力学、分分析学析学、几何学几何学、变分法变分法等等课本课本，无穷小分析引论无穷小分析引论、微分学原理微分学原理、积分学原积分学原理理等都成为数学中的等都成为数学中的经典著作经典著作。在在许多数学分支许多数学分支中也可经常见到中也可经常见到以他的名字以他的名字命名的命名的重要常数、公式重要常数、公式和和定理。定理。q发表过800多篇论文。q发明

4、了变分法，引入了e为底的对数。第3页/共63页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。17251725年约翰年约翰 伯努利的儿子伯努利的儿子丹尼尔丹尼尔 伯努利伯努利赴赴俄国俄国，并向，并向沙皇沙皇推荐欧拉，这样，推荐欧拉，这样，年仅年仅2626岁岁的欧拉担任了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。17351735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（计算彗星彗星轨道），这个问题经轨道），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力才得到解决，的努力才得到解决，而欧拉

5、却用而欧拉却用自己发明的方法自己发明的方法，3 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2828岁岁。第4页/共63页17411741年年欧拉应欧拉应普鲁士腓特烈大帝普鲁士腓特烈大帝邀请，到邀请，到柏林柏林担任科学院担任科学院物理数学所物理数学所所所长长。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，就写出一篇数学文章。在家人两次喊他吃饭的间隔，就写出一篇数学文章。直到直到17661766年年，在沙皇，在

6、沙皇喀德林二世喀德林二世的诚聘下的诚聘下重回彼得堡重回彼得堡，不料没多久，左，不料没多久，左眼视力衰退，几乎完全失明。不幸接踵而来，眼视力衰退，几乎完全失明。不幸接踵而来，17711771年年彼得堡的火灾殃及欧拉彼得堡的火灾殃及欧拉住宅，住宅，6464岁带病而失明的岁带病而失明的欧拉欧拉被困大火中，虽被人救出，但被困大火中，虽被人救出，但书房书房和和大量研究大量研究成果成果全部化为灰烬。全部化为灰烬。第5页/共63页 沉重的打击，没有使沉重的打击，没有使欧拉欧拉倒下。在他完全失明之前，抓紧最后时刻，在一倒下。在他完全失明之前，抓紧最后时刻，在一块大黑板上块大黑板上疾书疾书他发现的公式，然后他发

7、现的公式，然后口述口述其内容，由他的其内容，由他的学生学生特别是特别是大儿子大儿子A A 欧拉欧拉（数学家和物理学家）笔录。欧拉（数学家和物理学家）笔录。欧拉完全失明以后完全失明以后，仍然，仍然以惊人的毅力以惊人的毅力与黑暗搏斗与黑暗搏斗，凭着凭着记忆和心算记忆和心算进行研究进行研究，直到逝世，直到逝世，竟达竟达1717年之久年之久。欧拉第6页/共63页2.科学世家的骄子伯努利17181718世纪，世纪，欧洲数学界欧洲数学界出现一个大的出现一个大的数学家族数学家族伯努利家族伯努利家族。这个家族的。这个家族的三三代代人中有人中有8 8位数学家位数学家，他们几乎对当时数学的各个分支都作出重大贡献，

8、其中以第，他们几乎对当时数学的各个分支都作出重大贡献，其中以第1 1代代雅各布雅各布 伯努利伯努利和和约翰约翰 伯努利伯努利兄弟及第兄弟及第2 2代代丹尼尔丹尼尔.伯努利伯努利最为著名。最为著名。这个家族的祖先原籍是这个家族的祖先原籍是比利时人比利时人，15831583年由于年由于受天主教迫害受天主教迫害，首先，首先迁往法兰克迁往法兰克福福避难，以后避难，以后定居瑞士定居瑞士巴塞尔。巴塞尔。第7页/共63页丹尼尔伯努利丹尼尔伯努利（1700-1700-17821782）瑞士数学家瑞士数学家丹尼尔丹尼尔 伯努利伯努利，著名的伯努利家族中最杰出的一位，他是，著名的伯努利家族中最杰出的一位，他是约翰

9、约翰 伯努利伯努利的第的第2 2个儿子。个儿子。1313岁岁开始学习开始学习哲学和逻辑学哲学和逻辑学，1515岁岁获学士学位，获学士学位，1616岁岁获艺术硕士学位。在这期间，他的获艺术硕士学位。在这期间，他的父亲父亲，特，特别是他的别是他的哥哥哥哥尼古拉尼古拉 伯努利伯努利教他学习数学，使他受到了教他学习数学，使他受到了数学家数学家庭庭的熏陶。的熏陶。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第8页/共63页17331733年年丹尼尔丹尼尔离开彼得堡，开始了与离开彼得堡，开始了与欧拉欧拉最受人称颂最受人称颂的科学通信。在的科学通信。在信中，信中，丹尼尔丹尼尔提供最重要的提供最

10、重要的科学信息科学信息，欧拉欧拉运用杰出的运用杰出的分析才能分析才能和丰富的和丰富的工作经验工作经验给以给以最迅速的帮助最迅速的帮助，他们，他们先后通信先后通信4040年年，是最亲密的朋友和竞争，是最亲密的朋友和竞争对手。对手。丹尼尔丹尼尔还同还同C C哥德巴赫哥德巴赫等数学家进行学术通信。等数学家进行学术通信。丹尼尔伯努利第9页/共63页丹尼尔丹尼尔 伯努利伯努利的研究领域极为广泛，几乎涉及当时的的研究领域极为广泛，几乎涉及当时的数学数学和和物理学物理学前沿前沿问题。在问题。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，等，但他

11、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，研究流体问题流体问题、物体物体振动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。第10页/共63页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流体动力学体动力学（伯努利方程）。（伯努利方程）。3030多年间多年间（1725175717251757）他因天他因天文学、地球引力、潮汐、磁学、洋流、船文学、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体航行的稳定和振

12、动理论等成果，获得巴黎科学院获得巴黎科学院1010次以上的奖赏次以上的奖赏。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，获得了的佳作，获得了巴巴黎科学院黎科学院的的双倍奖金双倍奖金。第11页/共63页丹尼尔获奖的次数丹尼尔获奖的次数可以和著名数学家可以和著名数学家欧拉欧拉相比，因而受到相比，因而受到欧洲学者们的爱欧洲学者们的爱戴戴，17471747年年成为成为柏林柏林科学院成员，科学院成员，17481748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

13、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)和和慕尼慕尼黑黑(德国德国)等科学院等科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，还一直保留着，还一直保留着彼得堡科学院彼得堡科学院院士院士的称号。的称号。第12页/共63页拉格朗日（1736-1736-18131813）意大利意大利-法国法国数学家数学家天文学家天文学家3.推动天体运行的人拉格朗日拉格朗日生于意大利意大利西北部都灵都灵。父亲父亲是法国陆军骑兵的一名军官军官，后经商破产。父亲一心想把他培养成一名律师律师。q数学科学高耸

14、的金字塔（拿破仑）q拉格朗日方程成为分析力学的最终成就q解决了天体摄动问题第13页/共63页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介绍牛顿微积分成就微积分成就的短文的短文论分析方法的优点论分析方法的优点后，感觉到后，感觉到“分析才是自己最热爱的分析才是自己最热爱的学科学科”，从此迷上了从此迷上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数学家写的论文寄给数学家欧拉欧拉。不久获知这一成果早在。不久获知这一成果早在半个半个世纪前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使拉格朗

15、日灰心，相反，更取得了。这个不幸的开端并未使拉格朗日灰心，相反，更坚定了他投身数学分析领域的信心。坚定了他投身数学分析领域的信心。第14页/共63页 17661766年年（3030岁岁）拉格朗日拉格朗日接受接受德国德国腓特烈大帝腓特烈大帝邀请，邀请，任普鲁士科学院任普鲁士科学院数学部主任（接替欧拉）数学部主任（接替欧拉）。在此期间，他完成了。在此期间，他完成了分析力学分析力学一书，这是一书，这是牛顿之牛顿之后后一部重要的一部重要的经典力学著作经典力学著作，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。他在序言中宣称：序言中宣称：力学力学已经成为已经成为分

16、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“都灵科学院都灵科学院”，任命他为名誉院长。，任命他为名誉院长。17861786年腓特烈大帝去世，他（年腓特烈大帝去世，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，定居巴定居巴黎黎，直至去世直至去世。第15页/共63页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、等势势、等势面面概念，进一步把概念，进一步把数学分析数学分析应用于应用于质点质点和和刚体力学刚体力学，提出了运用于，提出了运用于静力学静力学

17、和和动力学动力学的的普遍方程普遍方程，引进，引进广义坐标广义坐标概念，建立了概念，建立了拉格朗日方程拉格朗日方程，把力学体系的运动方程从把力学体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，更加，更加数学数学化化，适用于几乎，适用于几乎一切力学系统一切力学系统。奠定了分析力学的基础奠定了分析力学的基础，为把力学理论推广应用到，为把力学理论推广应用到物理学物理学其他领域开辟了道路。其他领域开辟了道路。第16页/共63页 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的研究法国成立的研究

18、法国度量衡统一问题度量衡统一问题的委员会，的委员会，并出任法国并出任法国米制委员会主任米制委员会主任。17991799年，法国完成统一度量衡工作，制定了被年，法国完成统一度量衡工作，制定了被世界世界公认的长度、面积、体积、质量的单位公认的长度、面积、体积、质量的单位，拉格朗日拉格朗日为此做出了为此做出了巨大努力。巨大努力。18131813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字勋章帝国大十字勋章，但此时的拉格朗日已卧床不，但此时的拉格朗日已卧床不起，起，4 4月月1111日早晨，拉格朗日逝世。日早晨，拉格朗日逝世。第17页/共63页拉格朗日的科学成就在数学上最突出的贡献是

19、使数学分析与几何、力学脱离开，使数学的独立性更为清楚，从此数学不再仅仅是其他学科的工具。他总结了18世纪的数学成果，同时又为19世纪的数学研究开辟了道路，堪称法国最杰出的数学大师。第18页/共63页拉格朗日的科学成就 同时，他的关于月球运动月球运动(三体问题)、行星运动行星运动、轨道计算轨道计算、两个不动中两个不动中心问题心问题、流体力学流体力学（流体运动理论流体运动理论，提出描述流体运动的拉格朗日法）描述流体运动的拉格朗日法）等等方面的成果，在使天文学力学化天文学力学化、力学分析化力学分析化上，起到历史性作用，促进了力学力学和天体力学天体力学的进一步发展，成为这些领域的开创性开创性或奠基性研

20、究奠基性研究。第19页/共63页 拉格朗日拉格朗日的研究工作，约有的研究工作，约有一半同天体力学有关一半同天体力学有关。他用自。他用自己在己在分析力学分析力学中的原理和公式，建立起中的原理和公式，建立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直接或间接地都可以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。所以他在数学史数学史上被认为是对上被认为是对分分析数学析数学的发展产生全面影响的数学家之一。被的发展产生全面影响的数学家之一。被腓特烈二腓特烈二世世誉为誉为“欧洲最大的数学家欧洲最大的数学家”。法国大革命时期，

21、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。第20页/共63页 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，其中最著名最著名的有的有巨著巨著数学手册数学手册（八卷）、（八卷）、力学力学专著专著动力学动力学、文集文集（2323卷）、卷）、百科全书百科全书的序言等。他的很多研究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中。中。达朗贝尔生前为人类的进步与文明人类的进步与文明做出了巨大贡献巨大贡献，也得到了许多荣誉。但在他临终时，却因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（生

22、前反对宗教）生前反对宗教）。达朗贝尔达朗贝尔(1717-1783)法国法国著名著名物理学家物理学家数学家数学家天文学家天文学家4.理性启蒙先驱第21页/共63页17411741年，达朗贝尔进入年，达朗贝尔进入法国科学院法国科学院担任担任天文学助理院士天文学助理院士，5 5年后，被提升为年后，被提升为数学数学副院士副院士；17501750年后，投身到具有年后，投身到具有里程碑里程碑性质的性质的法国启蒙运动法国启蒙运动；19541954年被选为年被选为法兰法兰西学院院士西学院院士；17721772年起任学院的年起任学院的终身秘书终身秘书。17461746年，与当时著名哲学家年，与当时著名哲学家狄德

23、罗狄德罗一起编纂法国一起编纂法国百科全书百科全书，并负责撰写，并负责撰写数学与自然科学条目，数学与自然科学条目，是法国是法国百科全书派百科全书派的的主要首领主要首领。在这期间，达朗贝尔还在。在这期间，达朗贝尔还在心心理学理学、哲学哲学、音乐音乐、法学法学和和宗教文学宗教文学等方面都发表了一些作品。等方面都发表了一些作品。第22页/共63页 数学是达朗贝尔研究的主要课题，他是数学分析的主要开拓者和奠基人。他为极限作了较好的定义，但没有公式化（没有摆脱传统几何方法的影响，不可能把极限用严格形式阐述波义尔）；但他是当时几乎唯一一位把微分看成是函数极限的数学家。达朗贝尔的科学成就第23页/共63页 达

24、朗贝尔达朗贝尔是是1818世纪世纪少数几个少数几个把收敛级数把收敛级数和和发散级数分开发散级数分开的数学家之一，并提的数学家之一，并提出一种出一种判别级数绝对收敛判别级数绝对收敛的方法的方法达朗贝尔判别法达朗贝尔判别法（现在还使用的比值判别法现在还使用的比值判别法）。他同时是他同时是三角级数理论三角级数理论的奠基人；为的奠基人；为偏微分方程偏微分方程的出现做出巨大贡献。另的出现做出巨大贡献。另外，在外，在复数的性质复数的性质、概率论概率论等方面也有所研究，等方面也有所研究，很早就证明了代数基本定理很早就证明了代数基本定理。达朗贝尔的科学成就第24页/共63页论动力学论动力学是是达朗贝尔达朗贝尔

25、最伟大的物理学著作最伟大的物理学著作。在书里，他提出。在书里，他提出分析力学中极为重要的中极为重要的 达朗贝尔原理，与牛顿第二定律相似，但，与牛顿第二定律相似，但它它的发展在于的发展在于可以把动力学问题可以把动力学问题转化为转化为静力学问题静力学问题，还可以用，还可以用平面静力平面静力的方法分析的方法分析刚刚体的平面运动体的平面运动，这一原理使一些力学问题的分析，这一原理使一些力学问题的分析简单化简单化，而且为，而且为分析力学分析力学的创立打的创立打下了基础。下了基础。达朗贝尔的科学成就第25页/共63页 生于生于法国法国昂古莱姆。家庭很昂古莱姆。家庭很富裕富裕，受到，受到良好教育良好教育。在

26、军队从事多年在军队从事多年军事建筑军事建筑工作，工作，17731773年发表关于年发表关于材料材料强度强度的论文。论文中提出计算物体上的论文。论文中提出计算物体上应力和应变应力和应变的分布方的分布方法，该方法成了法，该方法成了结构工程结构工程的理论基础，一直沿用至今。的理论基础，一直沿用至今。库 仑(1736-1806)法国工程师、物理学家5.电学大师库仑第26页/共63页 17771777年年法国科学院悬赏法国科学院悬赏改良航海指南针改良航海指南针磁针的方法。磁针的方法。库仑库仑认为磁针架在轴上，必认为磁针架在轴上，必然带来摩擦，他提出用然带来摩擦，他提出用细头发丝细头发丝或或丝线丝线悬挂磁

27、针。同时对悬挂磁针。同时对磁力磁力进行深入研究，又发现进行深入研究，又发现线扭转线扭转时的时的扭力扭力和和针转过的角度针转过的角度成比例关系成比例关系，从而利用这种装置算出，从而利用这种装置算出静电力静电力或或磁力磁力的的大小。这导致他发明了大小。这导致他发明了扭秤扭秤，能以，能以极高的精度极高的精度测出测出非常小的力非常小的力。由于成功设计了。由于成功设计了新的新的指南针结构指南针结构及在研究及在研究普通机械理论普通机械理论方面作出的贡献，方面作出的贡献，17821782年，他当选为年，他当选为法国科学院院法国科学院院士士。第27页/共63页 17851785年，库仑用年，库仑用扭秤扭秤建立

28、了建立了静电学静电学中著名的中著名的库仑定律库仑定律。（。（真空真空中中两两个点电荷间个点电荷间的的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电量电量及它及它们之间的们之间的距离距离的的定量关系定量关系，即两电荷间的力与两电荷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的乘积成正比，与两者的距离平方成反比。）。）库仑定律库仑定律是是电学发展史上电学发展史上第一个第一个定量规律定量规律，使电学研究从，使电学研究从定性定性进入进入定量定量阶段，阶段，是电学史中一块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以他的姓氏“库仑库仑”命名。命名。电学大师

29、库仑第28页/共63页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，做为一名上做出重大贡献，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要贡献。也作出过重要贡献。他曾设计一种他曾设计一种水下作业法水下作业法，类似于，类似于现代的沉箱现代的沉箱，它是，它是桥梁桥梁等水下建筑施工等水下建筑施工中的一种中的一种重要方法重要方法。他还留下不少他还留下不少宝贵著作宝贵著作，最主要的，最主要的电气与磁性电气与磁性一书（共七卷），于一书（共七卷），于17851785年至年至17891789年先后公开出版发行。年先后公开出版发行。18061806年年8 8月月2323日，库仑因病日，库

30、仑因病在巴黎在巴黎逝世，逝世，终年七十岁终年七十岁。第29页/共63页17491749年考入年考入剑桥大学剑桥大学，17531753年年尚未毕业尚未毕业就去就去巴黎留学巴黎留学。后回后回伦敦定居伦敦定居，在他父亲的实验室中做了许多，在他父亲的实验室中做了许多电学电学和和化学化学方面方面的研究。的研究。实验研究实验研究持续达持续达5050年年之久。之久。17601760年被选为年被选为英国皇家英国皇家学会会员学会会员。18031803年当选为年当选为法国科学院外国院土法国科学院外国院土。卡文迪许卡文迪许 (1731-1810)(1731-1810)英国物理学家英国物理学家和化学家和化学家6.最富

31、有的学者，最有学问的富翁第30页/共63页 卡文迪许卡文迪许主要贡献：主要贡献：17811781年首先年首先制得氢气制得氢气，并研究了其性质，用实验证明它，并研究了其性质，用实验证明它燃烧燃烧后生成水后生成水。但他把。但他把氢气误认为氢气误认为燃素燃素，不能不说是，不能不说是一大憾事一大憾事。17661766年，卡文迪许发表年，卡文迪许发表论人工空气论人工空气，并并获皇家学会获皇家学会科普利奖章科普利奖章。他。他制制出出纯氧纯氧，并确定了空气中并确定了空气中氧、氮的含量氧、氮的含量，证明，证明水不是元素而是化合物水不是元素而是化合物。他被称为。他被称为“化学中的牛化学中的牛顿顿”。他在他在多方

32、面多方面进行了进行了许多成功的实验研究许多成功的实验研究，但很少发表但很少发表，过了，过了一个世纪后一个世纪后，麦克斯麦克斯韦韦整理他的实验论文，并于整理他的实验论文，并于18791879年出版了名为年出版了名为尊敬的亨利尊敬的亨利 卡文迪什的电学研究卡文迪什的电学研究一一书。书。第31页/共63页17981798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验扭秤实验，后世称为，后世称为卡文迪许实验卡文迪许实验（重大贡（重大贡献之一）献之一）。他算出他算出地球密度为水的地球密度为水的5.4815.481倍倍，由此推算出万有引力常量，由此推算出万有引力常量GG的数值为的数值为6

33、.754106.75410-11-11NmNm2 2/kg/kg2 2（现代值前四位数为（现代值前四位数为6.6726.672）。）。这一实验的构思、设计与操作十分这一实验的构思、设计与操作十分精巧，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导体上的分布电荷在导体上的分布问题。问题。17771777年，他向皇年，他向皇家学会提出报告说：家学会提出报告说：“电的电的吸引力和排斥力很可能反比于电荷间距离的平方第32页/共63页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（欧姆定律1827年才确立）。当时

34、还无法测量电流强度，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。卡文迪许第33页/共63页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

35、关键性设备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旧址旧址麦克斯韦麦克斯韦负责负责创建了卡文迪许实验室。创建了卡文迪许实验室。第34页/共63页 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，视名利如

36、天上的浮云最古怪的科学家，视名利如天上的浮云第35页/共63页 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。对金钱毫对金钱毫无兴趣无兴趣，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。但他以学识广博学识广博，推理清晰推理清晰，才智罕见才智罕见而在皇家学会会员在皇家学会会员中倍倍受崇敬受崇敬。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。第36页/共63页伏 特1745-18271745-1827意

37、大利意大利物理学家物理学家7.电池的发明：伏特 出生于出生于意大利意大利科莫一个科莫一个富有富有的天主教家庭。青年时期就开的天主教家庭。青年时期就开始了电学实验，始了电学实验，加托尼加托尼（担任副主教的兄弟、大教堂牧师）（担任副主教的兄弟、大教堂牧师）送送他一些他一些仪器仪器，并在家里让出，并在家里让出一间房子一间房子支持他研究。伏特支持他研究。伏特1616岁时岁时与一些著名的与一些著名的电学家电学家通信，其中通信，其中都灵都灵的的贝卡里亚贝卡里亚是一位很有成是一位很有成就的就的国际知名电学家国际知名电学家，他，他劝告劝告伏特伏特少提出理论，多做实验少提出理论，多做实验。第37页/共63页伏特

38、电池的发明、电生理学的建立科学史上的佳话伏特对静电伏特对静电的了解可与当时最好的的了解可与当时最好的电学家电学家媲美。发明的媲美。发明的起电盘起电盘可存储电荷，能可存储电荷，能替代替代莱顿瓶莱顿瓶充电，为此，充电，为此，17911791年年获得皇家学会获得皇家学会科普利奖科普利奖。伏特伏特因读了因读了伽伐尼伽伐尼（意大利医生和动物学家意大利医生和动物学家）的文章，作出了的文章，作出了最大的发明和发最大的发明和发现现。伽伐尼伽伐尼解剖青蛙解剖青蛙时（时（17861786年）年），用，用刀尖刀尖碰剥了皮的碰剥了皮的蛙腿上外露蛙腿上外露的的神经神经时，蛙腿时，蛙腿剧烈剧烈痉挛痉挛，同时出现，同时出现

39、电火花电火花。他认为。他认为动物体上本来就存在电动物体上本来就存在电，称为，称为“动物电动物电”。第38页/共63页科学史上的佳话伏特伏特实验后指出，实验后指出，伽伐尼电伽伐尼电是两种不同金属和是两种不同金属和湿的动物体湿的动物体连在一起引起的，连在一起引起的，不是不是动物电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，获得又进行更加严密的实验，获得动物体内确实存在动物电动物体内确实存在动物电的的新证据新证据，为一门全新的学科，为一门全新的学科 电生理学电生理学的建立奠定了基础。的建立奠定了基础。伽伐尼伽伐尼的的偶然发现偶然发现，引出，引出伏特电池的发明伏特电池的发明和和电生理

40、学电生理学的建立。的建立。伏特伏特真诚地赞扬说，真诚地赞扬说，伽伐尼伽伐尼的工作的工作“在在物理学物理学和和化学化学史上，是足以称得上划时代的伟大发现之一史上，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为了纪念伽伐尼，伏特还把伏特电池叫做伽伐尼电池伽伐尼电池，引出的电流称为，引出的电流称为伽伐尼电伽伐尼电流流。第39页/共63页 伏特用各种金属做试验，得出著名的伏特序列：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

41、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。第40页/共63页伏特伏特观察沼泽地冒出的气泡，观察沼泽地冒出的气泡，发现了沼气发现了沼气。17921792年，年，伏特伏特去德、法、英、荷兰游历。同去德、法、英、荷兰游历。同拉普拉斯拉普拉斯和和拉瓦锡拉瓦锡共同做实验。当时共同做实验。当时被选为被选为法国科学院通迅院士法国科学院通迅院士，不久又选为，不久又选为伦敦皇家学会外国会员伦敦皇家学会外国会员。18011801年他在年他在法国科学院法国科学院表演实验，当时表演实验，当时拿破仑拿破仑也在场，他立即下令授予伏特也在场，他立即下令授予伏特一枚特制金质奖章一枚特制金质奖章

42、和和一份养老金一份养老金，伏特成为拿破仑的被保护人，伏特成为拿破仑的被保护人，2020年前，他曾是年前，他曾是奥奥地利皇帝地利皇帝约瑟夫二世约瑟夫二世的保护人。的保护人。第41页/共63页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。1827年伏特去世，终年82岁。第42页/共63页8.一切都是显而易见的 拉普拉斯拉普拉斯(1749-(1749-1827)1827)法国数学家法国数学家天文学家天文学家

43、天体力学天体力学主要奠基人，主要奠基人，天体演化学天体演化学创立者之一，创立者之一，分析分析概率论概率论创始人，创始人，应用数学应用数学的先躯。的先躯。发表发表天文学天文学、数学数学和和物理学物理学论文论文270270多篇多篇，专著合计，专著合计40064006多页多页。其中最有代表性的专著有。其中最有代表性的专著有天体力学天体力学、宇宇宙体系论宙体系论和和概率分析理论概率分析理论。第43页/共63页 被誉为被誉为法国的牛顿法国的牛顿和和天体力学之父天体力学之父。在数学和物理学在数学和物理学方面有重要贡献，以他的名字命名的方面有重要贡献，以他的名字命名的拉普拉斯变换拉普拉斯变换和和拉普拉斯拉普

44、拉斯方程方程，在科学技术各个领域有着广泛应用。，在科学技术各个领域有着广泛应用。18121812年，发表重要的年，发表重要的概率分析理论概率分析理论一书。一书。18171817年，担任过年，担任过法国科学院主席法国科学院主席，在在拿破仑政府拿破仑政府中曾任过中曾任过6 6个星期个星期的的内政部长。内政部长。拉普拉斯第44页/共63页 拉普拉斯拉普拉斯青年时期就显示出青年时期就显示出卓越的数学才能卓越的数学才能，1818岁时带着一封岁时带着一封推荐信推荐信去找当时去找当时法法国国著名学者著名学者达朗贝尔达朗贝尔，但被拒绝。拉普拉斯就给达朗贝尔寄去一篇，但被拒绝。拉普拉斯就给达朗贝尔寄去一篇力学方

45、面的论文力学方面的论文。这篇论文这篇论文出色至极出色至极，以至达朗贝尔高兴得要，以至达朗贝尔高兴得要当他的教父当他的教父，并推荐他到，并推荐他到军事学校教书军事学校教书。此后，他同此后，他同拉瓦锡拉瓦锡一起测定了许多物质的一起测定了许多物质的比热比热，这是，这是热化学的开端热化学的开端，也是继，也是继布拉布拉克克关于关于潜热潜热研究之后向研究之后向能量守恒定律能量守恒定律迈进的又一个里程碑，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终于瓜熟蒂落地诞生了。蒂落地诞生了。第45页/共63页拉普拉斯拉普拉斯的研究主要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 5卷卷

46、1616册）册）第一第一次提出次提出天体力学天体力学名词，是经典天体力学的代表作名词，是经典天体力学的代表作。1773年，因著名的拉普拉斯定理拉普拉斯定理，成为法国科学院副院士。1785年，因著名的拉普拉斯方程拉普拉斯方程，被选为科学院院士。17961796年，著作年，著作宇宙体系论宇宙体系论提出关于提出关于行星起源行星起源的的星云假说星云假说（对后来有重大对后来有重大影响影响）。）。第46页/共63页 席卷席卷法国的政治变动法国的政治变动，包括拿破仑的兴衰，没有，包括拿破仑的兴衰，没有显著地显著地打断他的工作，尽管他打断他的工作，尽管他是个曾是个曾染指政治染指政治的人。他的威望以及他的人。他

47、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。他还显的才能保护了他。他还显示出一种示出一种并不值得佩服并不值得佩服的在政治态度方面的在政治态度方面见风使舵见风使舵的能力。的能力。（拉普拉斯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在数学上是个大师个大师，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，总是效忠于得势的一边，被人看不起，拿拿破仑破仑曾曾讥笑讥笑他他把无穷小量的精神带到内阁里把无穷小量的精神带到内阁里）第47页/共63页 9.数学王子高斯高高 斯斯1777-1

48、855德国德国数学家数学家 德国德国数学家、物理学家和天文学家。出生贫苦，数学家、物理学家和天文学家。出生贫苦，父亲父亲是是个个泥瓦匠。泥瓦匠。幼年的幼年的高斯高斯主要得力于主要得力于母亲和舅舅母亲和舅舅。舅舅投身纺织贸易颇。舅舅投身纺织贸易颇有成就。有成就。他发现他发现高斯高斯聪明伶利，就用聪明伶利，就用生动活泼生动活泼的方式的方式开发开发高斯的高斯的智力智力。若干年后，。若干年后，成就显成就显赫的高斯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”。正是由于舅舅正是由于舅舅慧眼识英才慧眼识英才，经常，经常

49、劝导姐夫劝导姐夫让孩子向学者方面发展，才使让孩子向学者方面发展，才使高斯高斯没没有成为有成为园丁园丁或者或者泥瓦匠泥瓦匠。第48页/共63页在数学史上，在数学史上，很少有人象高斯一样很幸运地有一位鼎力支持他成才的母很少有人象高斯一样很幸运地有一位鼎力支持他成才的母亲。亲。罗捷雅罗捷雅3434岁才出嫁。他性格坚强、聪明贤慧、富有幽默感。高斯一生下来，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，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这已超出一个孩子能被许可的范围的范围。当丈夫为此。当丈夫为此训斥孩子训斥孩子

50、时，她总是时，她总是支持高斯支持高斯，坚决反对顽固的丈夫想把儿，坚决反对顽固的丈夫想把儿子变得跟他一样无知。子变得跟他一样无知。数学王子高斯第49页/共63页高斯高斯1010岁，岁，数学教师数学教师布特纳布特纳对他的成长起了一定作用。高斯算出对他的成长起了一定作用。高斯算出布特纳布特纳出的出的将将1 1到到100100所有整数加起来的算术题。一位年仅所有整数加起来的算术题。一位年仅1010岁的孩子，能岁的孩子，能独立发现这一数学独立发现这一数学方法方法（等差数列等差数列）实属很不平常。这更反映高斯）实属很不平常。这更反映高斯从小就注意把握更本质的数学方法从小就注意把握更本质的数学方法这一特点。