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数学家的故事

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发表于 2016-11-21 19:12:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

拉格朗日(1736—1813),法国著名的数学家、力学家、天文学家,变分法的开拓者和分析力学的奠基人。他曾获得过18世纪“欧洲最大之希望、欧洲最伟大的数学家”的赞誉。

拉格朗日出生在意大利的都灵。由于是长子,父亲一心想让他学习法律,然而,拉格朗日对法律毫无兴趣,偏偏喜爱上文学。

直到16岁时,拉格朗日仍十分偏爱文学,对数学尚未产生兴趣。16岁那年,他偶然读到一篇介绍牛顿微积分的文章《论分析方法的优点》,使他对牛顿产生了无限崇拜和敬仰之情,于是,他下决心要成为牛顿式的数学家。

在进入都灵皇家炮兵学院学习后,拉格朗日开始有计划地自学数学。由于勤奋刻苦,他的进步很快,尚未毕业就担任了该校的数学教学工作。20岁时就被正式聘任为该校的数学副教授。从这一年起,拉格朗日开始研究“极大和极小”的问题。他采用的是纯分析的方法。1758年8月,他把自己的研究方法写信告诉了欧拉,欧拉对此给予了极高的评价。从此,两位大师开始频繁通信,就在这一来一往中,诞生了数学的一个新的分支——变分法。

1759年,在欧拉的推荐下,拉格朗日被提名为柏林科学院的通讯院士。接着,他又当选为该院的外国院士。

1762年,法国科学院悬赏征解有关月球何以自转,以及自转时总是以同一面对着地球的难题。拉格朗日写出一篇出色的论文,成功地解决了这一问题,并获得了科学院的大奖。拉格朗日的名字因此传遍了整个欧洲,引起世人的瞩目。两年之后,法国科学院又提出了木星的4个卫星和太阳之间的摄动问题的所谓“六体问题”。面对这一难题,拉格朗日毫不畏惧,经过数个不眠之夜,他终于用近似解法找到了答案,从而再度获奖。这次获奖,使他赢得了世界性的声誉。

1766年,拉格朗日接替欧拉担任柏林科学院物理数学所所长。在担任所长的20年中,拉格朗日发表了许多论文,并多次获得法国科学院的大奖:1722年,其论文《论三体问题》获奖;1773年,其论文《论月球的长期方程》再次获奖;1779年,拉格朗日又因论文《由行星活动的试验来研究彗星的摄动理论》而获得双倍奖金。

在柏林科学院工作期间,拉格朗日对代数、数论、微分方程、变分法和力学等方面进行了广泛而深入的研究。他最有价值的贡献之一是在方程论方面。他的“用代数运算解一般n次方程(n>4)是不能的”结论,可以说是伽罗华建立群论的基础。

最值得一提的是,拉格朗日完成了自牛顿以后最伟大的经典著作——《论不定分析》。此书是他历经37个春秋用心血写成的,出版时,他已50多岁。在这部著作中,拉格朗日把宇宙谱写成由数字和方程组成的有节奏的旋律,把动力学发展到登峰造极的地步,并把固体力学和流体力学这两个分支统一起来。他利用变分原理,建立起了优美而和谐的力学体系,可以说,这是整个现代力学的基础。伟大的科学家哈密顿把这本巨著誉为“科学诗篇”。

1813年4月10日,拉格朗日因病逝世,走完了他光辉灿烂的科学旅程。他那严谨的科学态度,精益求精的工作作风影响着每一位科学家。而他的学术成果也为高斯、阿贝尔等世界著名数学家的成长提供了丰富的营养。可以说,在此后100多年的时间里,数学中的很多重大发现几乎都与他的研究有关。

数学是人类认识世界和改造世界的有力工具,也是一片任有志之士自由飞翔的广阔天地。数学的足迹遍及社会的每一个角落。数学家的故事也像数学本身一样,神秘动人,发人深思。下面给同学们讲一讲著名的女数学家索菲·科瓦列夫斯卡娅的故事。

索菲·科瓦列夫斯卡娅(1850~1891)是俄国人,她一生获得了很多“第一”:她是历史上第一个获得数学博士学位的女性,是第一个获得科学院院士称号的女数学家,此外,她还是除了意大利外世界上第一个担任数学教授的妇女,她对数学做出了卓越的贡献。

索菲·科瓦列夫斯卡娅从小就对数学怀有特殊的感情,并有着极大的好奇心和强烈的求知欲望。在她8岁的时候,全家搬到了波里宾诺田庄。由于带去的糊墙纸不够用,父母就在她的房间里用著名的数学家奥斯特洛格拉得斯基所著的微积分讲义来裱糊墙壁。那时,索菲·科瓦列夫斯卡娅常常独自坐在卧室的墙前,望着糊墙纸上奇妙的数字和神秘的符号出神,一坐就是好几个小时。后来,索菲·科瓦列夫斯卡娅在自传中写道:“我常常坐在那神秘的墙前,企图解释某些词句,找出这些书页的正确次序。通过反复阅读,书页上那些奇怪的公式,甚至有些文字的表述,都在我的脑海里留下了深刻的印象,尽管当时我对它们还是一窍不通。”

索菲·科瓦列夫斯卡娅的祖父和外祖父都是出色的数学家,这或许有助于形成她的数学天赋,但她的成功主要还是源于她不懈的努力。她在学习数学时,注意力总是非常集中,能很快理解和掌握老师所讲的内容。有一次,数学老师让索菲·科瓦列夫斯卡娅重复上次课上所讲的内容,索菲·科瓦列夫斯卡娅没有按老师讲的方法去讲,而是换成了自己的思路方法。当她讲完后,老师立即竖起大拇指夸她了不起。由此可见,索菲·科瓦列夫斯卡娅善于独立思考问题,善于积极寻找自己的思路方法,使自己的思维不局限于某一特定的方式,这对她日后的数学研究非常重要。

高中毕业之后,索菲·科瓦列夫斯卡娅想继续学习高深的数学知识,但当时俄国有一种普遍轻视妇女的风气,妇女无权接受高等教育。对索菲·科瓦列夫斯卡娅来说,继续深造只有出国求学了。索菲·科瓦列夫斯卡娅把想要出国求学的愿望告诉家人,遭到了家人的强烈反对。为了争取上大学的权利,索菲·科瓦列夫斯卡娅冲破了种种阻力,终于如愿以偿来到了德国的海德堡大学求学,在陌生的异国城市过起了紧张而简朴的学习生活。

在海德堡大学求学的过程中,索菲·科瓦列夫斯卡娅为了取得更大的进步,到被誉为“现代分析之父”的数学大师魏尔斯特拉斯教授家中拜师求教。这位数学大师被索菲·科瓦列夫斯卡娅的诚恳态度打动,经过多次测试,满意地收下了这位勤奋好学的女学生。在魏尔斯特拉斯的悉心指导下,索菲·科瓦列夫斯卡娅更加刻苦地钻研数学。经过一段时间的学习与实践,索菲·科瓦列夫斯卡娅写就了三篇重要的数学学术论文,不久,又成功地解决了困扰数学家们一百多年的“数学水妖”问题,并因此获得了著名的“鲍廷奖金”。

索菲·科瓦列夫斯卡娅一生获得了很多荣誉,为数学的发展做出了巨大贡献,但她从没有自满过。不幸的是,她在一次旅途中染上了风寒,由于没能及时休息,以致卧床不起,不久便与世长辞,终年只有41岁。

在火车出现之前,人们在陆地上的运输和旅行,主要是靠人和其他动物进行的。但是不论是人还是其他动物,都有同样的缺点:速度缓慢,易受天气变化影响,需要中途休息和补充食物。那么,能不能制造一种机器来代替人和其他动物进行运输和旅行呢?被誉为“火车之父”的英国蒸汽机车发明家史蒂芬孙把这个设想变成了现实。

童年时代的梦想

1781年6月9日,史蒂芬孙出生于英国一个贫苦的矿工家庭。他的父亲是煤矿里一个看管蒸汽机的司炉工,母亲是一个普通的家庭妇女。全家8口人,主要靠父亲微薄的收入来维持生活,日子过得十分艰难。史蒂芬孙上不起学,8岁那年,他就去给人家放牛了。

除了替人家放牛之外,史蒂芬孙还有一项工作就是给在煤矿工作的父亲送饭。每次来到父亲工作的锅炉房,他都会被那些不停转动着的机器迷住,他总是出神地看着锅炉中熊熊燃烧的烈火,忘情地听着机器隆隆转动的声音。他很想弄明白:它们为什么可以自动转起来,而且力量会这么大?他想,自己长大以后,要是也能像父亲那样当一个司炉工,操纵巨大的蒸汽机干活,那该多好!

放牛的时候,他就常用泥巴来做自己想像中的蒸汽机,锅炉、汽缸、飞轮等各种各样的部件都有。

14岁那年,史蒂芬孙真的当上了一名见习司炉工,负责给蒸汽机添煤、加油和擦拭机器零件。看着机器在自己的操作下飞快地转动,他高兴极了。但是时间久了,他觉得只是看着机器转动不过瘾。他开始在心里琢磨起来:这机器是怎么转动起来的?它的内部结构是什么样的?

有一天,别人都下班回家了,史蒂芬孙一个人偷偷地把蒸汽机拆开了,他把所有的零件都仔细观察了一遍。但拆散容易装配难,他忙乎了好半天,才勉强把蒸汽机重新安装好。回家的路上,他老是提心吊胆,担心蒸汽机第二天转动不了。谁知道第二天一发动,那台蒸汽机比平时转得还要好。这次成功拆装之后,他的胆子也大多了,以后就经常这样拆了又装,装了又拆,把那台蒸汽机的各个零件都摸了个透。

兴趣是最好的老师。史蒂芬孙多么渴望自己也能造出一台机器。他模仿着拆装过的那台蒸汽机,试着画了一张草图送给煤矿的工程师看。工程师看后,高兴地拍着他的肩膀说:“好啊,有志气的孩子,希望你多读书,多掌握科学知识,将来发明一台比蒸汽机更好的机器!”可是,史蒂芬孙从小没有进过学校门,怎么读得懂高深的理论书籍呢?

17岁的小学生

没有文化知识,就很难搞出发明创造。于是,17岁的史蒂芬孙第一次走进了学校,他要从小学一年级开始读起。史蒂芬孙每天晚上都和七八岁的儿童坐在一起上课。他像羊群里的骆驼,鸡群里的仙鹤那么突出。

“嘻嘻,傻大个!”

“嘿嘿,笨蛋!”

教室外面常常会传来这样的讥笑声。小学里的许多学生都讥笑这位“大学生”并没有在念大学,却是在念小学。然而,史蒂芬孙不怕羞,不怕讥笑,他毫不介意,只顾埋头苦读。史蒂芬孙白天要到矿上上班,为了多挣些钱养家糊口,休息时间他还要替人家修理钟表、擦皮鞋,每天累得筋疲力尽。可是到了晚上,史蒂芬孙总是第一个进教室,专心听讲,埋头学习。放学以后,别人都睡了,他还在昏暗的灯光下复习功课、做作业。由于他勤奋好学,刻苦用功,很快就掌握了许多科学知识。

1803年,史蒂芬孙被提升为煤矿的机械修理工。1810年的一天,矿上的一台运煤车突然出了故障,许多机械师都找不出毛病在什么地方。史蒂芬孙看了一会儿,就对总工程师说:“让我试试吧。”那些机械师都不相信他,认为一个“毛头小子”怎能把机器修好呢,但史蒂芬孙很快就把运煤车修好了。煤矿经理知道这件事后,马上把史蒂芬孙提升为机械师。

发明火车

史蒂芬孙在煤矿工作时,每天看到运煤工人总是用力地把煤从矿井里一点点地背出来,工作非常辛苦,就萌发了一个伟大的念头:他要制造一辆既可以运很多煤又跑得很快的蒸汽机车。于是他就埋头设计起这样的机车来。

1814年,史蒂芬孙造出了一台名叫“半统靴号”的火车头。当他驾驶这个火车头,在煤矿进行试车表演时,很多人都嘲笑这辆只能拖30吨货物,每小时只能走六七公里,样子像笨鸭子一样丑,走起路来像地震一样响的破车。还有一些不怀好意的人竟然到处造谣,说:火车的声音很响,这会使牛受惊,不敢吃草,从而牛奶就没有了;鸡鸭受惊,从而蛋就没有了;而且火车的烟筒里会放出毒气,将杀绝飞鸟;火星四溅,将酿成火灾;倘若锅炉爆炸,后果更是不堪设想,乘客将遭断手折骨之痛!一些原来赞成火车试验的官员,听到这些谣言也开始极力反对,并且非常肯定地说用蒸汽机车做交通工具是根本不可能的。

面对技术上的困难和这些谣言带来的压力,史蒂芬孙并没有像另外一些也在发明火车的人那样灰心丧气,止步不前。他始终相信自己发明的火车会给人类带来巨大的帮助,因此鼓足勇气,总结经验,决心继续研究和改进火车。

1825年9月27日,天还没有大亮,居住在英国斯多林克顿的许多男女老少就纷纷起床了。他们有的步行,有的骑马,向同一个地方赶去。他们去干什么呢?原来,史蒂芬孙要在那里举行一次试车表演。正当机车缓缓启动时,一个青年骑马疾驰而来,他大声叫喊着要与史蒂芬孙的火车比试比试。于是,火车和马开始了一场惊心动魄的比赛。

一开始,只见火车缓慢行驶,而马则狂奔不已。一会儿后,火车的安全阀升起来了,鼓风机嘶鸣着,腾起团团烟雾,车速逐渐加快,很快火车与马并驾齐驱了。再过一会儿,火车毫无倦意,一往直前,马却渐渐累了。越往后,马就越显得力不从心,被火车甩得越来越远。

这条飞奔的钢铁长龙,可载重90吨,乘客400人,最高时速24公里。这就是世界上的第一列火车——“旅行号”。

从此,火车得到了人们普遍的称赞和重视,正式登上了历史舞台,使陆上交通运输的发展,进入了一个崭新的时期。史蒂芬孙那不畏艰辛,百折不回,勤奋学习,勇于创新的精神,受到了全世界人民的称赞,也永远值得我们学习。

相关链接:火车名称的由来

19世纪初期,蒸汽机早已发明了,并在工业上得到广泛使用。于是有人打上了蒸汽机的主意,想把蒸汽机装上轮子,代替马来拉车,希望制造出能行走的蒸汽机。当然,蒸汽机的力气比马要大多了,可以拉上好几节车厢。由于蒸汽机是烧煤的,要点火后才能产生蒸汽带动车轮滚动,行走时烟筒里有时还会冒出火来,所以就有了“火车”这个名称。


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发表于 2016-11-23 19:27:56 | 显示全部楼层
哇!他(她)们都好厉害哦!用英语来说就是You are great!
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发表于 2016-11-28 19:12:27 | 显示全部楼层
冯时鸾 发表于 2016-11-23 19:27
哇!他(她)们都好厉害哦!用英语来说就是You are great!
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欺负我英语야드ㅏ나
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蒋思怡 发表于 2016-11-28 19:12
欺负我英语야드ㅏ나

英语后面的几个字是啥
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