你知道吗?伯努利以前居然是医学博士!

2019-02-01 作者:科技在线   |   浏览(169)

  学工科的我们对伯努利这个名字如雷贯耳,然而我们对这位大牛本人却知之甚少。你知道伯努利13岁就进入大学,学的还是哲学和逻辑学吗?你知道伯努利曾学医,并获得医学博士学位吗?你知道伯努利与父亲曾因分享巴黎科学院大奖,激怒了父亲吗?你知道除了流体力学,他还涉足热力学,建立了分子运动理论和热学的基本概念,并指出了压强和分子运动随温度增高而加强的事实吗?

  丹尼尔·伯努利生于荷兰格罗宁根,著名数学家,约翰·伯努利之子,为伯努利家族代表人物之一。其伯努利定律适用于沿着一条流线的稳定、非粘滞、不可压缩流,在流体力学和空气动力学中有关键性的作用。

  有一次在旅途中,年轻的丹尼尔同一个风趣的陌生人闲谈,他谦虚地自我介绍说:“我是丹尼尔·伯努利。”陌生人立即带着讥讽的神情回答道:“那我就是艾萨克·牛顿。” 这位年轻的瑞士人没有撒谎,没错,他的确就是丹尼尔·伯努利。尽管受到了傲慢的英国佬的嘲笑,但他仍然认为这是他有生以来受到过的最诚恳的赞颂,这使他一直到晚年都甚感欣慰。

  如果你是理工科的学生,不可能没有听说过伯努利的名字,不仅仅是我们透平机械人最熟悉的,发现流体力学中大名鼎鼎的伯努利定律的丹尼尔·伯努利,在教科书中频频出现的伯努利姓氏,完全可以称的上是科学世家。根据美国科普大师ET贝尔的著作《数学大师》记载,这个家族三代至少出现了8位值得科学史学家大书特书的人物。而在他们一代又一代的众多子孙中,至少有一半相继成为杰出人物。伯努利家族的后裔有不少于120位被人们系统地追溯过,他们在数学、科学、技术、工程乃至法律、管理、文学、艺术等方面享有名望,有的甚至声名显赫。最不可思议的是这个家族中有两代人,他们中的大多数数学家,一开始并非有意选择数学研究做为职业,然而却忘情地沉溺于数学之中,有人调侃他们就像酒鬼碰到了烈酒。

  丹尼尔·伯努利是约翰的次子。约翰·伯努利一位多产的数学家,他有大量论文涉及曲线的求长、曲面的求积、等周问题和微分方程,指数运算也是他发明的。他的数学贡献包括解决悬链线年),提出洛必塔法则 (1694年)、最速降线年) 和测地线年),给出求积分的变量替换法 (1699年),研究弦振动问题 (1727年),出版《积分学教程》(1724年出版微分学部分,至1742年才出版积分学部分) 等。约翰还是公认的变分法奠基人,培养了一大批出色的数学家,其中包括18世纪最著名的数学家欧拉 (Leonhard Euler,1707—1783)、瑞士数学家克莱姆 (G. Cramer,1704—1752)、法国数学家洛必塔 (G. F. LHopital,1661—1704),以及他自己的儿子丹尼尔和侄子尼古拉二世等。1713年,丹尼尔13岁时开始进入大学学习哲学和逻辑学,并在1715年获得学士学位,1716年获得艺术硕士学位。在这期间,他的父亲,特别是他的哥哥尼古拉·伯努利第二 (Nikolaus Bernoulli II,1695—1726) 教他学习数学,使他受到了数学家庭的熏陶,想进修数学,但他的父亲劝他说学数学挣不到钱,建议他经商。不过丹尼尔的脾气很固执,使父亲后来不得不做出让步。于是就让他学医,起初在巴塞尔,1718年到了海德堡,1719年到施特拉斯堡,在1720年他又回到了巴塞尔。丹尼尔于1721年获巴塞尔大学医学博士学位,但在家风的熏陶感染下,不久便转向数学,在父兄指导下从事数学研究,并且成为这个家族中成就最大者。

  1724年,丹尼尔赴意大利威尼斯,在哥德巴赫的协助下,发表《数学练习》。该书的第二部分关于流体力学,并立即引起学术界关注,随后被邀请到俄国圣彼得堡科学院工作。同年,他还用变量分离法解决了微分方程中的“里卡蒂”方程的求解问题。次年,25岁的丹尼尔受聘为圣彼得堡科学院数学教授,并被选为该院名誉院士。

  1727年他与欧拉一起工作,起初欧拉作为丹尼尔的助手,后来接替了丹尼尔的数学院士职位。这期间丹尼尔讲授医学、力学、物理学,做出了许多显露他富有创造性才能的工作。但是,由于哥哥尼古拉第二的暴死以及严酷的天气等原因,1734年他回到了巴塞尔。在巴塞尔他出任解剖学和植物学教授。遗憾的是,1734年丹尼尔回到巴塞尔之后,与父亲约翰闹翻了。起因是,那一年丹尼尔提供了一篇关于天文学的论文去应征巴黎科学院的大奖,不巧的是,父亲约翰也提交了一篇应征那次大奖的论文,结果是两个人共同分享了那次大奖。这件事激怒了约翰,认为是儿子预先设计了一个圈套想要与他平起平坐。事后,丹尼尔回到他父亲的家时被拒之门外。一直到死,约翰也没有谅解儿子。这件事从负面影响了丹尼尔在数学上的学术进取,他再也没有了在圣彼得堡时对严格数学的那种激情。他甚至说:“如果地球上没有数学家,真实的物理也许会更好。”在父子反目之后,丹尼尔有意回避他父亲约翰的研究领域,对数学的热情降低了许多,相反,约翰却有意进入丹尼尔所熟悉的流体力学领域。在大约1739年或稍后,约翰出版了《水力学》,不过书的出版时间却有意标注为丹尼尔的《流体动力学》的出版日期——1738年之前的1732年。他这样做的目的,似乎是要人相信丹尼尔的书是由抄袭他的书而来。但后人自有公论,约翰的书才是一本典型的抄袭之作。

  约翰在他的书中,试图尽量从牛顿的原理直接进行推演,以表明这是自己的独立著作,以掩盖书中有相当多的部分都是取自丹尼尔书中的内容。但他所得到的大部分结论,并没有超出丹尼尔的书。

  公允地说,丹尼尔并没有对约翰做出什么不恭的举动,而且他和其他人一直合作得很好。人无完人,约翰在数学史上的确够得上是一位第一流的学者,但他对其兄雅各布地位的嫉妒和对待自己儿子的态度,都显露出了自己做人不够厚道的历史既不会埋没他的成就,也不会隐藏他的丑行。

  1738年出版了《流体动力学》一书,共13章。这是他最重要的著作。书中用能量守恒定律解决流体的流动问题,写出了流体动力学的基本方程,后人称之为“伯努利方程”,提出了“流速增加、压强降低”的伯努利原理。

  他还提出把气压看成气体分子对容器壁表面撞击而生的效应,建立了分子运动理论和热学的基本概念,并指出了压强和分子运动随温度增高而加强的事实。

  从1728年起,他和欧拉还共同研究柔韧而有弹性的链和梁的力学问题,包括这些物体的平衡曲线,还研究了弦和空气柱的振动。

  他曾因天文测量、地球引力、潮汐、磁学、洋流、船体航行的稳定、土星和木星的不规则运动和振动理论等成果而获奖。

你知道吗?伯努利以前居然是医学博士!

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