斯臺文 - 生平事跡
西蒙·斯臺文(Simon.Stevin 1548—1620)是荷蘭在文藝復(fù)興時期一位個性突出的力學(xué)家、數(shù)學(xué)家和工程學(xué)家。斯臺 文1548年出生于荷蘭布魯日(今屬比利時)的一個商人家庭。早年時,他曾在安特衛(wèi)普當(dāng)過銀行的出納和簿記員,還曾在商業(yè)部門工作過一段時間。1581年定居于荷蘭北部的城市萊頓,執(zhí)教于萊頓大學(xué)。1590年,斯臺文移居代爾夫特,受命管理那里的航道。1604年,由于拿騷的毛里斯舉薦,他擔(dān)任了荷蘭軍隊的陸軍軍需司令。毛里斯對數(shù)學(xué)和科學(xué)極有興趣,斯臺文是他的私人教師和技術(shù)顧問。兩人交情很深,斯臺文為毛里斯寫了許多課本。這些著作不僅以荷蘭語,有些也用法語和拉丁語同時出版。斯臺文在萊頓創(chuàng)建過一所培養(yǎng)工程師的學(xué)校,并在這所學(xué)校中成功的組織了數(shù)學(xué)教學(xué)。斯臺文在1610年結(jié)婚,并在1612年定居海牙,直至去世。他深信科學(xué)對于人類社會發(fā)展的重大作用,因而積極主張組織一切有理智的人共同合作推動科學(xué)的研究和發(fā)展。但是,他的工作沒有得到人們的普遍了解,直到1608年,他的著作被翻譯成拉丁文收集在《數(shù)學(xué)著作選》中,才得到傳播。1846年7月,人們在斯臺文的家鄉(xiāng)布魯日豎立了一座紀(jì)念碑,以紀(jì)念他的業(yè)績。
斯臺文 - 力學(xué)貢獻
早在古希臘時候,亞里士多德和阿基米德就已各自在動力學(xué)和靜力學(xué)領(lǐng)域提出了自己獨特的原理和定律,并發(fā)表了相關(guān)的論著。但在中世紀(jì)神學(xué)的統(tǒng)治下,阿基米德的學(xué)說被埋沒了,亞里士多德的原理成為了科學(xué)的《圣經(jīng)》。人們學(xué)習(xí)科學(xué)知識主要是學(xué)習(xí)亞里士多德的著作,盡管里面充斥著謬誤。是斯臺文復(fù)興并發(fā)展了阿基米德靜力學(xué)成就。1586年,斯臺文出版了他在力學(xué)方面的代表作——《靜力學(xué)原理》(De beghinselen der weeghconst)。該書體現(xiàn)出了斯臺文對靜力學(xué)知識的全面掌握。書中的內(nèi)容涉及杠桿理論、斜面定律、重心的確定等等。其中最著名的發(fā)現(xiàn)當(dāng)屬斜面定律。在這個定律中,斯臺文提出了力的分解與合成原理以及永動機不可能實現(xiàn)的早期思想。斯臺文用球鏈給出了斜面定律的證明。他設(shè)計了用一根球鏈環(huán)繞著兩塊三角形的斜面,并用幾何方法證明了該球鏈處于靜止。
在斯臺文定居代爾夫特期間,他曾與好友約翰一起做了落體實驗,由此證明了亞里士多德關(guān)于“兩個不同重量的物體同時從同一高度落下,重的先落到地面”的論斷是錯誤的。斯臺文的實驗早于伽利略比薩斜塔實驗,雖然后者更加出名。
在流體靜力學(xué)方面,斯臺文證明了“在一已知表面上,液體的壓力依賴于這個表面上液體的高度及表面的面積,而不依賴于液體容器的形狀”。他還對固體排水的阿基米德原理給出了一個更為簡單自然的解釋:在物體C浸沒之前考慮與C體積相等的水,因后者是靜止的,必須受與其自身重量相等的向上的力,而C本身置于水中時也經(jīng)受同樣的浮力。通過想象部分水是固體化的,解釋了阿基米德原理。斯臺文將自己在流體化的靜力學(xué)方面的研究成果載入《流體靜力學(xué)基礎(chǔ)》(De beghinselen des waterwicht)。這是繼阿基米德以來,流體靜力學(xué)方面的第一篇系統(tǒng)著述。
由于斯臺文在力學(xué)方面的巨大成就,人們稱他是從阿基米德到伽利略之間最偉大的力學(xué)家。
斯臺文 - 數(shù)學(xué)成就
在斯臺文之前的西方,世界各地避免分?jǐn)?shù)的傾向使得人們使用了越來越小的各種度量衡單位,計算甚是復(fù)雜。斯臺文為了簡化計算,撰寫了《論十進》(De thiende,1585)。這本小冊子是他在數(shù)學(xué)方面最重要的著作。在書中,斯臺文首次明確提出了小數(shù)理論。斯臺文的十進數(shù)“是一種基于用十進位思想的算術(shù),它利用通常的阿拉伯?dāng)?shù)碼,其中任可數(shù)都可以寫下來,通過它們,在商業(yè)中遇到的所有計算只用整數(shù)而不用分?jǐn)?shù)便可進行!保ā墩撌M》第一部分,定義1)他用3①7②5③來表示0.375,克服了處理小數(shù)的困難。斯臺文認(rèn)為應(yīng)當(dāng)用十進制表示分?jǐn)?shù)及其運算,并提倡使用十進制的度量衡。然而,十進制的提出并沒有馬上引起反響,歐洲直到法國大革命才開始使用十進制的度量衡。十進分?jǐn)?shù)的發(fā)明不應(yīng)該歸功于某一個人,但在西方斯臺文是第一個系統(tǒng)的論述十進分?jǐn)?shù)及其算術(shù)的人。在《算術(shù)》(L'Arithmetique,1585)中,斯臺文給出了算術(shù)和代數(shù)的一般論述,還給多項式引入了一個新的符號,并給出了二次、三次、四次方程的統(tǒng)一解法。
此外,斯臺文還先后出版了《利息表》(Tafelen van interest,1582)、《幾何問題集》(Problematum geometricorum,libri V,1583)、《論透視》(Van de verschaeuwing,1608)等數(shù)學(xué)論著。他的這些著作不僅理論性強,而且聯(lián)系實際廣泛,語言簡潔易懂,引人入勝。
斯臺文 - 才藝方面
斯臺文所取得的各項重大成就并不僅僅局限在力學(xué)和數(shù)學(xué)兩個科學(xué)領(lǐng)域,還涉及到天文學(xué)、航海學(xué)、地理學(xué)、建筑學(xué)、工程學(xué)、軍事科學(xué)、音樂理論等多種學(xué)科。
在天文學(xué)上斯臺文先考慮了托勒密關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)的理論,然后表明如何通過改變觀察者的位置將其轉(zhuǎn)換為哥白尼理論。這是對哥白尼體系的最早的表述之一。更重要的是,他不僅解釋了哥白尼的理論體系,而且認(rèn)為這一理論展示了世界的真正結(jié)構(gòu)。同時,斯臺文對哥白尼理論做了改進,摒棄了哥白尼理論中認(rèn)為的地球除公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)外的第三種運動。
斯臺文也研究音樂理論。當(dāng)時音樂與算術(shù)具有傳統(tǒng)的紐帶聯(lián)系。他在《聲樂寶鑒》(Van de spiegeling der singconst,1884)中詳細(xì)論述了通過弦長的各種比例來刻劃音程的重要問題。
在工程技術(shù)方面,斯臺文的著作涉及風(fēng)力排水磨坊、水閘與鐘表、水力工程等。在荷蘭的平原地帶磨坊具有重要作用,斯臺文提出了一種新型坊的建造方法,并根據(jù)這種新方法建造了許多磨坊,其中斯臺文將力學(xué)原理應(yīng)用于他的設(shè)計,取得了很大的成效。
由于斯臺文參加了荷蘭共和國的政治與軍事活動,他寫了許多關(guān)于軍事方面的著作。他在《要塞的設(shè)立》(Sterckte-nbouwing)一書中論述的城防術(shù)在以后的戰(zhàn)爭中發(fā)揮了巨大的作用。
除此以外,斯臺文還創(chuàng)作了《公民的生活》、《辯論術(shù)與證明術(shù)》等書籍。其中《辯論術(shù)與證明術(shù)》使用荷蘭語創(chuàng)作的最古老的邏輯方面的論文之一。
恩格斯稱十四至十六世紀(jì)歐洲文藝復(fù)興時期為“需要巨人而且產(chǎn)生了巨人——在思維能力、熱情和性格方面,在多才多藝且學(xué)淵博方面的巨人的時代”。斯臺文就是這樣一位多才多藝且學(xué)識淵博的巨人。他是工程師和技術(shù)專家的典范,他總是用數(shù)學(xué)的方式來思維,總是用科學(xué)的方法來處理實際中存在的問題,這無論是對社會生活還是對于科學(xué)的進步都發(fā)揮了巨大的作用。
斯臺文 - 參考資料
[1]http://www.cnjyw.net/~qkgz_lby/tk/tk1/86/kw5.htm
[2]http://text.k12zy.com/kejian/html/2005/243225.html