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皮埃尔·莫佩尔蒂

皮埃尔·路易·莫佩尔蒂
PierreLouisMaupertuis.jpg
莫佩尔蒂,身上穿着一件“lapmudes”,是他从芬兰拉普兰省带回来的皮大衣。
出生(1698-07-17)1698年7月17日
法国圣马洛
逝世1759年7月27日(1759岁-07-27)(61岁)
法国巴塞尔
居住地法国
母校巴塞尔大学
知名于最小作用量原理
地球的形状是近扁球形
科学生涯
研究领域数学
物理学
机构柏林科学院
博士导师约翰·伯努利

皮埃尔·路易·莫佩尔蒂(法语:Pierre Louis Moreau de Maupertuis,1698年7月17日-1759年7月27日)是一位法国数学家、物理学家、哲学家。他是最先确定地球形状为近扁球形的科学家。他也拥有首先提出最小作用量原理之荣誉。

生平

莫佩尔蒂出生于法国圣马洛的一个中等富裕家庭。1714年,他去巴黎Collège de la Marche 学习哲学。因家人的极力反对,才读了两年书,就无法继续下去,只好退学返乡。回家后,无意中接触到数学,他开始对数学产生浓厚的兴趣。稍后,父亲帮他在里尔的法国火枪队找到一份军职工作。可是,莫佩尔蒂对这工作并不感到兴趣。他勉强地待了三年。在这段时间,莫佩尔蒂认识了许多社交界与数学界的名士,得到许多珍贵的建议与指教。搬回巴黎居住后,他慢慢地建立了很好的学术声誉。1723年,他被选入法国科学院。1728年,又被选为皇家学会的会员。

1729年,莫佩尔蒂进入巴塞尔大学深造。约翰·伯努利是他的恩师。在伯努利的谆谆教诲之下,莫佩尔蒂受益良多;他学会了莱布尼茨微积分的精髓,牛顿万有引力的要诀。那时,他主要是研究关于活力Vis viva)这方面的问题。他发展与延伸了许多牛顿的杰作(那时,在英国以外,牛顿的理论还没有被广泛的接受)。而笛卡儿力学则遭到他极力地反对。

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莫佩尔蒂的地球 卡西尼的地球

1730年,力学界各个竞争门派的争论焦点,开始转聚到地球的形状。根据牛顿运动定律的阐述,加上他的恩师约翰·伯努利悉心指导,莫佩尔蒂研究出一套新的理论,主张地球是近扁球形的;而他的对手雅克·卡西尼,则认为地球是长球形的。为了平息这场争论,1736年,他亲自率领一支远征队去芬兰拉普兰省。在那里,他小心翼翼地测量出经度一度的长度。他将测量的方法与结果写成了一本书。1738年,发表《Sur la figure de la terre》,彻底地证明了地球是近扁球形的。在这本书内,还提到了远征队的冒险经历,以及关于古老的碑文《Käymäjärvi Inscriptions》的纪载。

普鲁士国王腓特烈二世的邀请,于1740年,莫佩尔蒂来到柏林,帮助提升普鲁士王国的科学水准。1741年,莫佩尔蒂跟着腓特烈大帝与他率领的普鲁士军队攻打奥地利,不料造化作弄,居然在莫尔维茨会战中,遭到奥地利军队俘虏。因为莫佩尔蒂在科学界的名声,奥地利政府并没有难为他。被释放后,莫佩尔蒂很狼狈地逃回柏林,再辗转返回巴黎。那里,于1742年,他重整旗鼓,被推选为法国科学院的主任。次年,又当选为法兰西学院的院士。1744年,回到柏林。在那里,已接近半百的他,遇到了未来共渡人生的伴侣 Eleonor Borck,次年8月,两人共结连理。

在腓特烈大帝的要求下,于1746年,莫佩尔蒂正式成为柏林科学院的首任院长。虽然莫佩尔蒂对这职务有高度的期望,他做的很辛苦。他并不会讲德语,不能够有效地与本地人沟通,管理日常公事也需要副手帮助。再者,腓特烈大帝给予科学院的经费不够,无法吸引最优秀的人才来柏林教导与研究。唯一能请到的明星学者是数学家李昂哈德·尤拉。莫佩尔蒂任职这段时间,尤拉的确帮了他很多忙。

因为霸权主义殖民主义作祟,于1757年,爆发了惊天动地的七年战争,很不幸地夹在普鲁士王国与法国的战事中间,莫佩尔蒂的处境变的非常尴尬。他的影响力在巴黎与柏林也都不如从前。发觉自己身心交瘁,健康每况愈下,他只好退休至法国南方。在那里待了几个月后,又搬到巴塞尔安享天年,隔年,过世于巴塞尔

最小作用量原理

莫佩尔蒂于1744年发表了最小作用量原理。这原理阐明,对于所有的自然现象,作用量趋向于最小值。他定义作用量为物体的质量,移动距离,与移动速度的乘积。

1741年,莫佩尔蒂在巴黎科学院发表了一篇论文〈静止物体定律〉(Loi du repos des corps)。他表明,在一个系统里,所有呈静止状态的物体,假若有任何变化,产生的运动,趋向于作用量的最小改变。

在另一篇于1744年,在巴黎科学院发表的论文中,他提出了〈几种以前互不相容的自然定律的合一论〉(Accord de plusieurs lois naturelles qui avaient paru jusqu'ici incompatibles):光折射的路径,从一种介质到另一种介质,是作用量的最小值。

1746年,莫佩尔蒂更进一步地在伯林科学院发表了论文〈运动与静止定律〉(Loix du mouvement et du repos)。他表明,质点的运动也趋向于最小作用量。为了便于分析,物体的全部质量可以被视为集中于一点,称这一点为质点。在十八世纪前期,关于质点经碰撞后的可能发生状况,有很大的争论。笛卡儿派与牛顿派物理学家认为,在碰撞下,几个质点的总动量与相对速度是恒定的。莱布尼茨派则认为活力vis viva)也是恒定的。由于两个原因,这论点是笛卡儿派与牛顿派无法接受的:

  1. 活力恒定不能应用于“硬物体”(不能压缩的物体)。
  2. 活力的数学定义是质量与速度平方的乘积。为什么速度在活力这数量里出现两次?

莱布尼茨派辩明,理由很简单,任何物质对于运动都有一种自然的趋向。在静止状态,物体里含有一个内在的速度。当物体开始移动时,对应于实际的运动,又产生了第二个速度项目。

笛卡儿派与牛顿派则认为这辩理简直是胡言。对于中古学者,运动的内在趋向这句话,具有一种奥秘的性质;这中古学者的偏爱,必须毫无反顾地抗拒。今天,硬物体的概念已被完全地否定了。至于质量与速度平方的乘积,这数量则是动能的两倍。现代力学给予了活力一个很重要的角色。

对于莫佩尔蒂而言,硬物体的概念是很重要的。他提出的最小作用量原理有一个很特别的优点:这原理可以应用于硬物体与弹性物体。又可以应用于静止状态的物体与光,似乎,这原理可以广泛的应用于宇宙的每一个角落。

莫佩尔蒂又从宇宙论的观点来论述:最小作用量好像一个经济原理;在经济学里,大概就是“精省资源”的意思。这论述的瑕疵是,并没有任何理由,能够解释,为什么作用量趋向最小值,而不是最大值。事实上,莱布尼茨证明过,在大自然现象中,这物理量有可能趋向最小值,也有同样的可能趋向最大值。假若,我们解释最小作用量为大自然的精省资源,那么,我们又怎么解释最大作用量呢?

著作

Lettres
  • 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 (1744,Accord between different laws of Nature that seemed incompatible,英文翻译)
  • 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,英文翻译)
  • Essai de cosmologie (1750)。

荣誉

月球莫佩尔蒂陨石坑是为了纪念莫佩尔蒂而命名的。

参考文献

外部链接

  • 约翰·J·奥康纳; 埃德蒙·F·罗伯逊英语Edmund F. Robertson, Maupertuis, MacTutor數學史檔案 (英语)
  • Mary Terrall, The Man Who Flattened the Earth: Maupertuis and the Sciences in the Enlightenment. Chicago: University of Chicago Press, 2002 ISBN 0-226-79360-5
  • David Beeson: "Maupertuis: An Intellectual Biography". Oxford: Voltaire Foundation, 1992. From the series: Studies on Voltaire and the eighteenth century
前任:
查理-伊雷尼·卡斯特·德·圣皮耶
八号席位
法兰西学院

1743–1759
继任:
蓬皮尼昂侯爵让-雅克·勒弗朗

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