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皮埃爾·莫佩爾蒂

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皮埃爾·路易·莫佩爾蒂
PierreLouisMaupertuis.jpg
莫佩爾蒂,身上穿著一件 「lapmudes」,是他從芬蘭拉布蘭省帶回來的皮大衣。
出生 1698年7月17日(1698-07-17)
法國聖馬洛
逝世 1759年7月27日(61歲)
法國巴塞爾
居住地 法國
研究領域 數學
物理學
任职於 柏林科學院
母校 巴塞爾大學
博士導師 約翰·白努利
著名成就 最小作用量原理,地球的形狀是近扁球形

皮埃爾·路易·莫佩爾蒂法语Pierre Louis Moreau de Maupertuis,1698年7月17日-1759年7月27日)是一位法國數學家、物理學家、哲學家。他是最先确定地球形狀為近扁球形的科學家。他也擁有首先提出最小作用量原理之榮譽。

生平[编辑]

莫佩爾蒂出生於法國聖馬洛的一個中等富裕家庭。1714年,他去巴黎Collège de la Marche 學習哲學。因家人的極力反對,才讀了兩年書,就無法繼續下去,只好退學返鄉。回家後,無意中接觸到數學,他開始對數學產生濃厚的興趣。稍後,父親幫他在里爾的法國火槍隊找到一份軍職工作。可是,莫佩爾蒂對這工作並不感到興趣。他勉強地待了三年。在這段時間,莫佩爾蒂認識了許多社交界與數學界的名士,得到許多珍貴的建議與指教。搬回巴黎居住後,他慢慢地建立了很好的學術聲譽。1723年,他被選入法國科學院 。1728年,又被選為皇家學會的會員。

1729年,莫佩爾蒂進入巴塞爾大學深造。約翰·白努利是他的恩師。在白努利的諄諄教誨之下,莫佩爾蒂受益良多;他學會了萊布尼茨微積分的精髓,牛頓萬有引力的要訣。那時,他主要是研究關於活力Vis viva)這方面的問題。他發展與延伸了許多牛頓的傑作(那時,在英國以外,牛頓的理論還沒有被廣泛的接受)。而笛卡兒力學則遭到他極力地反對。

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莫佩爾蒂的地球 卡西尼的地球

1730年,力學界各個競爭門派的爭論焦點,開始轉聚到地球的形狀。根據牛頓運動定律的闡述,加上他的恩師约翰·伯努利悉心指導,莫佩爾蒂研究出一套新的理論,主張地球是近扁球形的;而他的對手雅克·卡西尼,則認為地球是長球形的。為了平息這場爭論,1736年,他親自率領一支遠征隊去芬蘭拉布蘭省。在那裡,他小心翼翼地測量出經度一度的長度。他將測量的方法與結果寫成了一本書。1738年,發表《Sur la figure de la terre》,徹底地證明了地球是近扁球形的。在這本書內,還提到了遠征隊的冒險經歷,以及關於古老的碑文 《Käymäjärvi Inscriptions》 的紀載。

普魯士國王腓特烈二世的邀請,於1740年,莫佩爾蒂來到柏林,幫助提升普魯士王國的科學水準。1741年,莫佩爾蒂跟著腓特烈大帝與他率領的普魯士軍隊攻打奧地利,不料造化作弄,居然在莫爾維茨會戰中,遭到奧地利軍隊俘虜。因為莫佩爾蒂在科學界的名聲,奧地利政府並沒有難為他。被釋放後,莫佩爾蒂很狼狽地逃回柏林,再輾轉返回巴黎。那裡,於1742年,他重整旗鼓,被推選為法國科學院的主任。次年,又當選為法蘭西學院的院士。1744年,回到柏林。在那裡,已接近半百的他,遇到了未來共渡人生的伴侶 Eleonor Borck ,次年八月,兩人共結連理。

在腓特烈大帝的要求下,於1746年,莫佩爾蒂正式成為柏林科學院的首任院長。雖然莫佩爾蒂對這職務有高度的期望,他做的很辛苦。他並不會講德國話,不能夠有效地與本地人溝通,管理日常公事也需要副手幫助。再者,腓特烈大帝給予科學院的經費不夠,無法吸引最優秀的人才來柏林教導與研究。唯一能請到的明星學者是數學家李昂哈德·尤拉。莫佩爾蒂任職這段時間,尤拉的確幫了他很多忙。

因為霸權主義殖民主義作祟,於1757年,爆發了驚天動地的七年戰爭,很不幸地夾在普魯士王國與法國的戰事中間,莫佩爾蒂的處境變的非常尷尬。他的影響力在巴黎與柏林也都不如從前。發覺自己身心交瘁,健康每況愈下,他只好退休至法國南方。在那裡待了幾個月後,又搬到巴塞爾安享天年,隔年,過世於巴塞爾

最小作用量原理[编辑]

莫佩爾蒂於1744年發表了最小作用量原理。這原理闡明,對於所有的自然現象,作用量趨向於最小值。他定義作用量為物體的質量,移動距離,與移動速度的乘積。

1741年,莫佩爾蒂在巴黎科學院發表了一篇論文〈靜止物體定律〉(Loi du repos des corps)。他表明,在一個系統裏,所有呈靜止狀態的物體,假若有任何變化,產生的運動,趨向於作用量的最小改變。

在另一篇於1744年,在巴黎科學院發表的論文中,他提出了〈幾種以前互不相容的自然定律的合一論〉(Accord de plusieurs lois naturelles qui avaient paru jusqu'ici incompatibles):光折射的路徑,從一種介質到另一種介質,是作用量的最小值。

1746年,莫佩爾蒂更進一步地在伯林科學院發表了論文〈運動與靜止定律〉(Loix du mouvement et du repos)。他表明,質點的運動也趨向於最小作用量。為了便於分析,物體的全部質量可以被視為集中於一點,稱這一點為質點。在十八世紀前期,關於質點經碰撞後的可能發生狀況,有很大的爭論。笛卡兒派與牛頓派物理學家認為,在碰撞下,幾個質點的總動量與相對速度是恆定的。萊布尼茨派則認為活力 (vis viva) 也是恆定的。由於兩個原因,這論點是笛卡兒派與牛頓派無法接受的:

  1. 活力恆定不能應用於硬物體(不能壓縮的物體)。
  2. 活力的數學定義是質量與速度平方的乘積。為什麼速度在活力這數量裏出現兩次?

萊布尼茨派辯明,理由很簡單,任何物質對於運動都有一種自然的趨向。在靜止狀態,物體裏含有一個內在的速度。當物體開始移動時,對應於實際的運動,又產生了第二個速度項目。

笛卡兒派與牛頓派則認為這辯理簡直是胡言。對於中古學者,運動的內在趨向這句話,具有一種奧祕的性質;這中古學者的偏愛,必須毫無反顧地抗拒。今天,硬物體的概念已被完全地否定了。至於質量與速度平方的乘積,這數量則是動能的兩倍。現代力學給予了活力一個很重要的角色。

對於莫佩爾蒂而言,硬物體的概念是很重要的。他提出的最小作用量原理有一個很特別的優點:這原理可以應用於硬物體與彈性物體。又可以應用於靜止狀態的物體與光,似乎,這原理可以廣泛的應用於宇宙的每一個角落。

莫佩爾蒂又從宇宙論的觀點來論述:最小作用量好像一個經濟原理;在經濟學裏,大概就是精省資源的意思。這論述的瑕疵是,並沒有任何理由,能夠解釋,為什麼作用量趨向最小值,而不是最大值。事實上,萊布尼茨證明過,在大自然現象中,這物理量有可能趨向最小值,也有同樣的可能趨向最大值。假若,我們解釋最小作用量為大自然的精省資源,那麼,我們又怎麼解釋最大作用量呢?

著作[编辑]

網路書籍[编辑]

榮譽[编辑]

月球莫佩爾蒂隕石坑英语en:Maupertuis (crater)是為了紀念莫佩爾蒂而命名的。

參考文獻[编辑]

參閱[编辑]

  • 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

外部連結[编辑]

前任:
Charles-Irénée Castel de Saint-Pierre
八號席位
法蘭西學院

1743–1759
繼任:
Jean-Jacques Lefranc, marquis de Pompignan