基本內(nèi)容
人物生平
龐斯列小時候寄養(yǎng)在一個小城市圣阿沃爾德的親戚家中,家境貧苦.他于1804年回到梅斯,由于在語文學校學習成績優(yōu)秀,得到一筆助學金,使他能進入大學預科.1807年10月,他考入了巴黎理工科大學,該校有許多法國的著名學者,例如物理學家A.M.安培(Ampére),數(shù)學家G.蒙日(Monge)等.1810年9月,他進入梅斯軍事工程學院學習,1812年初畢業(yè)后分配到荷蘭西南部一個小島的要塞工作.1812年 6月參加了拿破侖侵俄戰(zhàn)爭,是工程兵總參謀部的中尉.戰(zhàn)爭失敗后,在從莫斯科撤退的過程中,他于 11月 18日在克拉斯諾耶被俘,關押在俄國伏爾加河畔的薩拉托夫戰(zhàn)俘營中.他利用取暖的木炭在墻上作圖,探索幾何學問題.由于手頭沒有參考資料,他便從最基本的理論開始研究,充分利用了這段時間,為他以后的成功打下基礎.直到1814年6月他才被釋放.同年9月回到法國,在梅斯工兵部隊任上尉,并在兵工廠工作,直到1824年5月.由于他是軍事工程師,有足夠的業(yè)余時間從事在薩拉托夫戰(zhàn)俘營開始的射影幾何學的研究.1824年5月1日,龐斯列任梅斯炮兵工程兵學院的機械應用力學教授.1830年成為梅斯市議會的議員,而且是莫澤爾總議會的秘書.1834年成為法國科學院院士,并搬到巴黎居。 1851年成為彼得堡通訊院士.
其他信息
龐斯列到54歲才結婚.1848年2月法國發(fā)生了革命.同年4月底他作為莫澤爾省的代表參加了制憲會議,是一名溫和的擁護共和者.同時他被提升為準將,并擔任了巴黎理工大學校長,一直工作到1850年10月退休.退休后當過倫敦(1851)和巴黎(1855)國際展覽工業(yè)機械和工具部的主席.由于他對機械化的飛速發(fā)展很感興趣,便花了多年時間收集19世紀以來各種工業(yè)機械和工具在工業(yè)中應用狀況的資料,并在倫敦的展覽會上做了報告.幾年以后,龐斯列重新整理和編輯了他已發(fā)表和未發(fā)表的全部著作.可惜的是,其中一些資料和手稿在第一次世界大戰(zhàn)中丟失了.
研究領域
龐斯列的科學技術工作涉及兩個非常不相同的領域:射影幾何與應用力學.
龐斯列對射影幾何的研究主要在1813年到1824年間進行.
1813年他在戰(zhàn)俘營中,先著手研究純理論的解析幾何,后來才研究圓錐曲線的射影性質.他研究的射影方法與蒙日不同,采用的是中心射影法.在戰(zhàn)俘營中的筆記定名為“薩拉托夫備忘錄”
(Cahiers de Saratov),收集在1862年出版的《分析和幾何應用》(Applications du2019analyes et de géométrie)的第 1卷中。 1820年5月1日,龐斯列將一篇論文“試論圓錐截面的射影性質”(Essai-sur les propriétés projectives des sections conigues)送到法國科學院,當時審稿人是法國著名數(shù)學家A.L.柯西(Cauchy).柯西對龐斯列的幾何方法評價不高,并且批評論文中的基本部分即連續(xù)性原理是“大膽引入”,“可能導致明顯的錯誤”.當時法國的數(shù)學家們對用數(shù)學分析解決實際問題更感興趣,因此對龐斯列的研究沒有給予應有的重視.但龐斯列仍然堅持自己的見解,繼續(xù)深入探索,重新寫了一篇內(nèi)容更為豐富的論文“圖形的射影性質” (Traité des propriétés projectives des figures),于 1822年在巴黎發(fā)表.這篇論文系統(tǒng)地闡述了柯西批評的連續(xù)性原理,指出:“如果一個圖形從另一個圖形經(jīng)過連續(xù)的變化得出,并且后者與前者同樣具有一般性,那么可以斷定,第一個圖形的任何性質第二個圖形也有”.借助于這一原理,龐斯列考察了無窮遠點消失或變?yōu)樘撛氐狞c和線,引入了如圓上無窮遠點、球上無窮遠圓等新的概念.由于采用中心射影法,使對圓錐截線性質的研究變成了對圓的性質研究;使一般四邊形問題變成了平行四邊形問題.他還指出經(jīng)過中心射影,直線上四點的復比(或一直線束的四直線的復比)保持不變.這篇論文的發(fā)表,對19世紀射影幾何的研究和發(fā)展起了決定性作用.
主要作品
1828年,龐斯列在德國數(shù)學家A.L.克雷爾(Crelle)創(chuàng)辦的《純粹與應用數(shù)學雜志》(Crelle's Journal für die reine undangewandte Mathematik)上發(fā)表了他的第一篇關于調和法中心的論文.他的第二篇論文是關于“反極”法則(The method of“reciprocal polars”)的,發(fā)表于1929年初.文中給出了從極點到極線和從極線到極點的變換的一般表述,促進了對偶原理的建立.對偶原理是射影幾何的重要原理.射影平面上的對偶原理可表述為:由于射影平面上的點與直線處于同樣的地位,點或直線兩者之一都可以看成是平面的基本元素,即平面可以看成由點組成,也可以看成由直線組成.因此射影平面上由這種接合關系所表達的任一個對象、命題,只要把其中的點與直線的概念對調,就得到相應的另一對象、命題.如果把一個已證明了的定理中的點與直線的概念對調,則所得的定理仍然成立.在三維空間的對偶原理中也有類似的情況,只是平面與點對換,而直線不變.例如由6個平面,8個點與12條直線組成的六面體,和它對偶的圖形是由6個點、8個平面與12條直線組成的八面體.只要兩個命題中的一個得到證明,則兩個互相對偶的命題都是正確的.
龐斯列還開辟了復射影幾何研究的領域.他指出:在復射影空間中的兩個非退化的二次曲線具有相同的特性,全部二次曲面都有(實的或虛的)生成系統(tǒng).
個人貢獻
由于龐斯列有工科學校的基礎訓練,又有軍事工程師的實踐經(jīng)驗,他綜合利用數(shù)學理論、實驗手段和工業(yè)實踐,取得很多成果.另外,他還致力于力學在工程中的應用.
龐斯列在應用力學和工業(yè)技術方面的研究主要在1825到1840年間進行.他注重力學原理對工業(yè)機械的應用,努力擴展機械的功能,提高效率.他在1824年寫的關于水輪機效率的論文在1825年獲得巴黎科學院的力學獎.龐斯列于1824年5月任機械應用力學教授, 1826年出版了《機器應用力學教程》(Cours demécanigue appllqué aux machines), 1829年出版了《工程力學導論》(Introduction a la mécanique industrielle). 1837年末,龐斯列在巴黎理學院創(chuàng)建了一門關于實驗力學的新學科.他在《工程力學》(Mécanique industrielle)一書中介紹了建筑材料的力學性能方面的知識,在當時也許算得上是最完整的.他不僅給出力學試驗的結果,而且詳細地討論了這些結果對工程師的實用意義.龐斯列在吊橋設計中受到啟發(fā),對動力學進行了更深入的研究.他認為承受沖擊的構件用可鍛鑄鐵比其他鑄鐵好,因為這種鑄鐵在拉伸試驗時能產(chǎn)生較大的伸長變形,可吸收較大的動能而不斷裂.他證明了在一根受載荷的桿上作用一脈沖力,在強迫振動的情況下即使力很小,也會形成很大振幅導致破壞.他解釋了為什么一隊士兵用整齊的步伐通過橋梁時是危險的.龐斯列指出了應力的重復循環(huán)會引起金屬疲勞這一重要現(xiàn)象,在拉伸和壓縮的交變作用下,再好的彈簧也會發(fā)生疲勞破壞.
人物影響
龐斯列在1826年首次提出“力作功”的概念,把位移與力的投影之積稱為“功”,以千克力·米為單位.他在講授力學課程時把運動學單獨分出來講授,使運動學在后來的發(fā)展中成為力學中的一個完整的分支學科.
理論研究
龐斯列的研究工作還包括結構理論方面.在討論土墻穩(wěn)定性時,他提出了一個求墻上最大壓應力的圖解方法.在處理拱的應力方面,他最先指出只有將拱視為一彈性曲桿時才能得到合理的應力分析.
龐斯列最大的愿望是為理論科學和工程應用兩方面的共同發(fā)展作出貢獻,他用畢生的精力實現(xiàn)了這一目標.