队长你数学是体育老师教的吗(边战斗边搞数学)

说起法国,人们的脑海中第一个涌现出的大多数是埃菲尔铁塔,确实埃菲尔铁塔是法国的牌面,不过还有埃菲尔铁塔对法国人来说还有另一个重要意义——七十二贤人。

法国的埃菲尔铁塔之上刻有法国七十二贤人的名字,学术界比较著名的有拉普拉斯,这位大家多少都知道一些,大学数学中的拉普拉斯变换就是这位的杰作,让一大帮子后来的学子们绞尽了脑汁;除了拉普拉斯之外还有泊松,这位比较也是比较出名的,在大学物理课本中在证明光的波动性的地方对这位大爷记录过一段有趣的故事—泊松亮斑,咱们后面再说,今天的主要内容是数学家们的故事;当然了,少不了令人头痛的大师菲涅尔,这位也是数学物理兼修的神人,抛开不谈...

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拉普拉斯

第一阶段:拉普拉斯奇遇记

拉普拉斯全名皮埃尔—西蒙·拉普拉斯,出生于1749年3月23日,法国著名的数学家与天文学家,同时也是天体力学的集大成者,寒门出生,要不是邻居在物质上的支持,能不能读书还是两说,不过孩子吃过苦自然懂得学习的甜,不负众望,16岁就考入了卡昂大学艺术系,如果按照家中的长辈的愿望本来拉普拉斯可能会是一个牧师,当然了,那时候的牧师还是很吃香的,不过小拉普拉斯在大学中展现出的数学天赋,在大学老师的鼓励下,拉普拉斯转向了数学方面的研究。

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要不怎么说拉普拉斯是贤人呢,数学在人家手上就像牧师手里的圣经一样,人玩得转不说还玩得好,在学校学习数学的期间,拉普拉斯一共发表了十篇有关有限差分的论文,个顶个的有名,这里就不做详细的介绍。完成了大学学业之后的拉普拉斯本想在导师的推荐信下求学于当时成名已久的数学大神——达朗贝尔,可奈何达朗贝尔人家对于这种走后门的行为感到鄙视,并不愿意接见拉普拉斯,拉普拉斯也不沮丧,立马写了一篇阐述了力学一般性原理的论文求教于拉普拉斯,这篇论文显露出了拉普拉斯深厚的学术功底,达朗贝尔一看,好小子原来这么有实力,于是就写了信回复道:“拉普拉斯先生,我几乎没有注意到你的推荐信,你不需要什么推荐,因为你已经更好地介绍了自己,对我来说这就足够了,你应该得到支持。”不仅如此,达朗贝尔还很高兴地成为了拉普拉斯的教父。

贵人相助,拉普拉斯的辉煌时期就此展开:在达朗贝尔的推荐下,拉普拉斯就任巴黎陆军学校教授,1773年被选为法国科学院副院士,1783年任军事考试委员,1785年只监考一位考生 ,这位考生后来战功赫赫,也就是这篇文章要介绍的主角—拿破仑。

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拿破仑

第二阶段:爱数学的小炮兵

拿破仑·波拿巴,拿破仑一世,出生于1769年8月15日,法兰西第一帝国的缔造者、伟大的军事家、政治家、“法国人的皇帝”···这位在当时人们眼里战神一般的人物居然也会搞数学?咱们就来理一理拿破仑的数学历史。上面说到了拉普拉斯监考了唯一的考生拿破仑,拿破仑通过了学校的考试之后拉普拉斯担任过一段时间拿破仑的老师,自此二人结下了缘分。

巴黎军校学习期间,拿破仑努力钻研数学,贪婪地阅读各种数学书籍,凭着顽强的意志和惊人的记忆力,掌握了大量的数学知识,并和被誉为法国“牛顿”的拉普拉斯、被称为几何学之父的蒙日等数学家建立了密切的关系。1785年,16岁的拿破仑完成了全部学业提前毕业,他在奥松城服役期间,曾写过一篇弹道学方面的论文,题为《论导弹的投掷》,应用了严密的数学推导和计算,他扎实的数学功底为他后来成为政治家、军事家奠定了坚实的基础,当然了这也不奇怪,当时有文化基础的人基本都被派去当炮兵了,因为计算炮弹的轨迹很重要,不过好在当时微积分已经被发明出来而且理论已经是相当深刻了,于是我们的主人公拿破仑就开局一支笔,完成了后面长达十五年的伟大壮举。

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炮弹轨迹计算

拿破仑对数学的爱好表现在善于提出数学问题,如当时意大利的马斯凯罗写了一本极有影响的数学著作,从理论上证明了除最后一步可能要连直线外,只用一个圆规就足以完成传统的几何作图这一重要结论,从而大大推进近两千年来关于几何做图问题的研究。拿破仑看了这本书后,不仅饶有兴趣地解决了其中的一个问题,还向全法国的数学家提出了一个只用圆规四等分圆周的问题,这一问题后来被解决,并被称为“拿破仑问题”。

在几何学上,还曾流传着一个很著名的定理,称作为“拿破仑定理”,是由拿破仑发现和论证的,这个题目很有意思,说的是:如果从一个任意三角形的三边上向外或向内分别做三个正三角形,那么这三个三角形的中心彼此联结起来,必然也是一个正三角形。

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拿破仑定理

第三阶段:法兰西第一帝国皇帝

1789年,法国大革命爆发了,拿破仑从军校回到了出生地科西嘉岛,希望推动科西嘉岛的独立,这边拿破仑忙得不亦乐乎,法国这边也不太平,转眼几年过去之后法国路易十六被推上了断头台,连同着他的夫人也一起丧命。当时的法国内乱不休,执政的是雅各宾派,这个在历史上留下了血腥的执政派短短4年就让断头台沾上了七万人的鲜血,法国的人们急切的需要一位英雄领导法国结束这一团糟的局面。好似听从人们的召唤,拿破仑风尘仆仆地经过三十七天的长途跋涉回到法国,在人们的狂热支持下发动政变,开始了他为期十五年的统治。

刚一执政的拿破仑,有大量的事情需要处理,可这位爷人不忘本,不仅做了第一帝国的领导人,同时还兼任了法国科学院院长,你说这事闹的,用脑子想想也知道拿破仑这科学院院长的名头是空的,干了一段时间之后拿破仑可能也是觉得分不开心,于是就把科学院中有关数学物理的部分委托给自己的老师拉普拉斯,另一部分有关博物地质的交给了居维叶,这位在关于物种起源的故事中我们再去介绍他。

话说回到拿破仑,科学院院长这个名头还是自己背着,可见拿破仑对自然科学的喜爱已经是入骨了,据说拿破仑最喜欢别人称呼他为数学家而不是军事家,在当时许多文献上对于拿破仑首先是以数学学者或者数学家的身份称呼的,这还真是边战斗边“搞数学”,不愧是你!

虽然拿破仑热爱自然科学,但是他是一个虔诚的基督徒,对上帝的存在确信不疑,在他执政期间法国沿用格里高利历,也就是教皇历,这就看出当时的文化是什么样的了:在大多数人的心里,自然界是被上帝安排好的,自然科学的研究只不过是为了证明上帝的存在罢辽。

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黑洞,天体力学中描绘为“暗星”

第四阶段:科学?自然?上帝?

法国的皇帝都是基督教徒按理来说应该没人敢质疑上帝的存在的吧,可事情偏偏就没常理那么简单,有个人在经过了严格的计算并且完成了一部巨著之后悄悄对上帝产生了怀疑,这个人就是拿破仑的数学老师,拉普拉斯。

也不知是哪一天,拉普拉斯把自己完成的巨著《天体力学》拿给了拿破仑看,毕竟人是科学院院长,这么一本描绘了天体力学的基本问题的巨著多少也应该过一下目,拿破仑于是放下手中的铝叉子,擦了擦嘴回去研究了一番,要不怎么说拿破仑不忘本呢,这都多少年没搞数学了,还能看得懂,并且评价也很高。当然了!天体力学中详细说明了理论力学原理、天体力学基本问题、吸引理论和均匀流体自转时的形状、月球天平动以及土星环运动,是当时有关天体运行的集大成著作,不过里面确实还有一个问题拿破仑不懂:上帝去哪了?据说当时拿破仑问到:“这本书里面的内容确实丰富,但是有一个问题没有描述,究竟是谁让宇宙这样子运转的呢?”拉普拉斯也是揣着明白装糊涂:“上帝这个假设确实很不错,有上帝的话很多问题都可以解释得清楚了···”

关于拿破仑和拉普拉斯的科学故事还有很多,不过从个人观点看来,拉普拉斯虽然在学术上相当有名气,可在人品上确实不是很好,在政治上作为墙头草的他可闹出了不少麻烦事,当然了仅凭这些也无法抹消人家在科学上的贡献,当然了如果没有他本文的主人公也不会有这么精彩的数学故事。

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