生平簡介
伯努利,D.(Daniel Bernoulli伯努利700~伯努利782)瑞士物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、醫(yī)學(xué)家。伯努利700年2月8日生于荷蘭格羅寧根。著名的伯努利家族中最杰出的一位。他是數(shù)學(xué)家J.伯努利的次子,和他的父輩一樣,違背家長要他經(jīng)商的愿望,堅持學(xué)醫(yī),他曾在海得爾貝格、斯脫思堡和巴塞爾等大學(xué)學(xué)習(xí)哲學(xué)、論理學(xué)、醫(yī)學(xué)。伯努利72伯努利年取得醫(yī)學(xué)碩士學(xué)位。努利在25歲時(伯努利725)就應(yīng)聘為圣彼得堡科學(xué)院的數(shù)學(xué)院士。8年后回到瑞士的巴塞爾,先任解剖學(xué)教授,后任動力學(xué)教,伯努利750年成為物理學(xué)教授。
在伯努利725~伯努利749年間,伯努利曾十次榮獲法國科學(xué)院的年度獎。 伯努利782年3月伯努利7日,伯努利在瑞士巴塞爾逝世,終年82歲。
科學(xué)成就
伯努利的貢獻(xiàn)涉及到醫(yī)學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)等各個方面。
伯努利.在物理學(xué)上的貢獻(xiàn)共有:
1. (1)伯努利938年出版了《流體動力學(xué)》一書,共伯努利3章。這是他最重要的著作。書中用能量守恒定律解決流體的流動問題,寫出了流體動力學(xué)的基本方程,后人稱之為“伯努利方程”,提出了“流速增加、壓強(qiáng)降低”的伯努利原理。
(2)他還提出把氣壓看成氣體分子對容器壁表面撞擊而生的效應(yīng),建立了分子運動理論和熱學(xué)的基本概念,并指出了壓強(qiáng)和分子運動隨溫度增高而加強(qiáng)的事實。
(3)從伯努利728年起,他和歐拉還共同研究柔韌而有彈性的鏈和梁的力學(xué)問題,包括這些物體的平衡曲線,還研究了弦和空氣柱的振動。 (4)他曾因天文測量、地球引力、潮汐、磁學(xué)、洋流、船體航行的穩(wěn)定、土星和木星的不規(guī)則運動和振動理論等成果而獲獎。
2.在數(shù)學(xué)方面,有關(guān)微積分、微分方程和概率論等,他也做了大量而重要的工作。
個人經(jīng)歷
(一)
在科學(xué)史上,父子科學(xué)家、兄弟科學(xué)家并不鮮見,然而,在一個家族跨世紀(jì)的幾代人中,眾多父子兄弟都是科學(xué)家的較為罕見,其中,瑞士的伯努利家族最為突出。
伯努利家族3代人中產(chǎn)生了8位科學(xué)家,出類拔萃的至少有3位;而在他們一代又一代的眾多子孫中,至少有一半相繼成為杰出人物。伯努利家族的后裔有不少于120位被人們系統(tǒng)地追溯過,他們在數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程乃至法律、管理、文學(xué)、藝術(shù)等方面享有名望,有的甚至聲名顯赫。最不可思議的是這個家族中有兩代人,他們中的大多數(shù)數(shù)學(xué)家,并非有意選擇數(shù)學(xué)為職業(yè),然而卻忘情地沉溺于數(shù)學(xué)之中,有人調(diào)侃他們就像酒鬼碰到了烈酒。
老尼古拉·伯努利(Nicolaus Bernoulli,公元1623~1708年)生于巴塞爾,受過良好教育,曾在當(dāng)?shù)卣退痉ú块T任高級職務(wù)。他有3個有成就的兒子。其中長子雅各布(Jocob,公元1654~1705年)和第三個兒子約翰(Johann,公元1667~1748年)成為著名的數(shù)學(xué)家,第二個兒子小尼古拉(Nicolaus I,公元1662~1716年)在成為彼得堡科學(xué)院數(shù)學(xué)界的一員之前,是伯爾尼的第一個法律學(xué)教授。
1654年12月27日,雅各布·伯努利生于巴塞爾,畢業(yè)于巴塞爾大學(xué),1671年17歲時獲藝術(shù)碩士學(xué)位。這里的藝術(shù)指“自由藝術(shù)”,包括算術(shù)、幾何學(xué)、天文學(xué)、數(shù)理音樂和文法、修辭、雄辯術(shù)共7大門類。遵照父親的愿望,他于1676年22歲時又取得了神學(xué)碩士學(xué)位。然而,他也違背父親的意愿,自學(xué)了數(shù)學(xué)和天文學(xué)。1676年,他到日內(nèi)瓦做家庭教師。從1677年起,他開始在那里寫內(nèi)容豐富的《沉思錄》。
1678年和1681年,雅各布·伯努利兩次外出旅行學(xué)習(xí),到過法國、荷蘭、英國和德國,接觸和交往了許德、玻意耳、胡克、惠更斯等科學(xué)家,寫有關(guān)于彗星理論(1682年)、重力理論(1683年)方面的科技文章。1687年,雅各布在《教師學(xué)報》上發(fā)表數(shù)學(xué)論文《用兩相互垂直的直線將三角形的面積四等分的方法》,同年成為巴塞爾大學(xué)的數(shù)學(xué)教授,直至1705年8月16日逝世。
1699年,雅各布當(dāng)選為巴黎科學(xué)院外籍院士;1701年被柏林科學(xué)協(xié)會(后為柏林科學(xué)院)接納為會員。
許多數(shù)學(xué)成果與雅各布的名字相聯(lián)系。例如懸鏈線問題(1690年),曲率半徑公式(1694年),“伯努利雙紐線”(1694年),“伯努利微分方程”(1695年),“等周問題”(1700年)等。
雅各布對數(shù)學(xué)最重大的貢獻(xiàn)是在概率論研究方面。他從1685年起發(fā)表關(guān)于賭博游戲中輸贏次數(shù)問題的論文,后來寫成巨著《猜度術(shù)》,這本書在他死后8年,即1713年才得以出版。
最為人們津津樂道的軼事之一,是雅各布醉心于研究對數(shù)螺線,這項研究從1691年就開始了。他發(fā)現(xiàn),對數(shù)螺線經(jīng)過各種變換后仍然是對數(shù)螺線,如它的漸屈線和漸伸線是對數(shù)螺線,自極點至切線的垂足的軌跡,以極點為發(fā)光點經(jīng)對數(shù)螺線反射后得到的反射線,以及與所有這些反射線相切的曲線(回光線)都是對數(shù)螺線。他驚嘆這種曲線的神奇,竟在遺囑里要求后人將對數(shù)螺線刻在自己的墓碑上,并附以頌詞“縱然變化,依然故我”,用以象征死后永生不朽。
(二)
雅各布·伯努利的弟弟約翰·伯努利比哥哥小13歲,1667年8月6日生于巴塞爾,1748年1月1日卒于巴塞爾,享年81歲,而哥哥只活了51歲。
約翰于1685年18歲時獲巴塞爾大學(xué)藝術(shù)碩士學(xué)位,這點同他的哥哥雅各布一樣。他們的父親老尼古拉要大兒子雅各布學(xué)法律,要小兒子約翰從事家庭管理事務(wù)。但約翰在雅各布的帶領(lǐng)下進(jìn)行反抗,去學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)和古典文學(xué)。約翰于1690年獲醫(yī)學(xué)碩士學(xué)位,1694年又獲得博士學(xué)位。但他發(fā)現(xiàn)他骨子里的興趣是數(shù)學(xué)。他一直向雅各布學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),并頗有造詣。1695年,28歲的約翰取得了他的第一個學(xué)術(shù)職位——荷蘭格羅寧根大學(xué)數(shù)學(xué)教授。10年后的1705年,約翰接替去世的雅各布任巴塞爾大學(xué)數(shù)學(xué)教授。同他的哥哥一樣,他也當(dāng)選為巴黎科學(xué)院外籍院士和柏林科學(xué)協(xié)會會員。1712、1724和1725年,他還分別當(dāng)選為英國皇家學(xué)會、意大利波倫亞科學(xué)院和彼得堡科學(xué)院的外籍院士。
約翰的數(shù)學(xué)成果比雅各布還要多。例如解決懸鏈線問題(1691年),提出洛必達(dá)法則(1694年)、最速降線(1696年)和測地線問題(1697年),給出求積分的變量替換法(1699年),研究弦振動問題(1727年),出版《積分學(xué)教程》(1742年)等。
約翰與他同時代的110位學(xué)者有通信聯(lián)系,進(jìn)行學(xué)術(shù)討論的信件約有2500封,其中許多已成為珍貴的科學(xué)史文獻(xiàn),例如同他的哥哥雅各布以及萊布尼茨、惠更斯等人關(guān)于懸鏈線、最速降線(即旋輪線)和等周問題的通信討論,雖然相互爭論不斷,特別是約翰和雅各布互相指責(zé)過于尖刻,使兄弟之間時常造成不快,但爭論無疑會促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展,最速降線問題就導(dǎo)致了變分法的誕生。
約翰的另一大功績是培養(yǎng)了一大批出色的數(shù)學(xué)家,其中包括18世紀(jì)最著名的數(shù)學(xué)家歐拉、瑞士數(shù)學(xué)家克萊姆、法國數(shù)學(xué)家洛必達(dá),以及他自己的兒子丹尼爾和侄子尼古拉二世等。
(三)
約翰·伯努利想迫使他的第二個兒子丹尼爾去經(jīng)商,但丹尼爾在不由自主地陷進(jìn)數(shù)學(xué)之前,曾寧可選擇醫(yī)學(xué)成為醫(yī)生。
丹尼爾(Daniel,公元1700~1782年)出生于荷蘭的格羅寧根,1716年16歲時獲藝術(shù)碩士學(xué)位;1721年又獲醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。他曾申請解剖學(xué)和植物學(xué)教授職位,但未成功。
丹尼爾受父兄影響,一直很喜歡數(shù)學(xué)。1724年,他在威尼斯旅途中發(fā)表《數(shù)學(xué)練習(xí)》,引起學(xué)術(shù)界關(guān)注,并被邀請到圣彼得堡科學(xué)院工作。同年,他還用變量分離法解決了微分方程中的里卡提方程。1725年,25歲的丹尼爾受聘為圣彼得堡的數(shù)學(xué)教授。1727年,20歲的歐拉(后來人們將他同阿基米德、牛頓、高斯并列為數(shù)學(xué)史上的“四杰”),到圣彼得堡成為丹尼爾的助手。
然而,丹尼爾認(rèn)為圣彼得堡那地方的生活比較粗鄙?搖,以至于8年以后的1733年,他找到機(jī)會返回巴塞爾,終于在那兒成為解剖學(xué)和植物學(xué)教授,最后又成為物理學(xué)教授。
1734年,丹尼爾榮獲巴黎科學(xué)院獎金,以后又10次獲得該獎金。能與丹尼爾媲美的只有大數(shù)學(xué)家歐拉。丹尼爾和歐拉保持了近40年的學(xué)術(shù)通信,在科學(xué)史上留下一段佳話。
在伯努利家族中,丹尼爾是涉及科學(xué)領(lǐng)域較多的人。他出版了經(jīng)典著作《流體動力學(xué)》(1738年);研究彈性弦的橫向振動問題(1741~1743年),提出聲音在空氣中的傳播規(guī)律(1762年)。他的論著還涉及天文學(xué)(1734年)、地球引力(1728年)、湖汐(1740年)、磁學(xué)(1743、1746年),振動理論(1747年)、船體航行的穩(wěn)定(1753、1757年)和生理學(xué)(1721、1728年)等。凡尼爾的博學(xué)成為伯努利家族的代表。
丹尼爾于1747年當(dāng)選為柏林科學(xué)院院士,1748年當(dāng)選巴黎科學(xué)院院士,1750年當(dāng)選英國皇家學(xué)會會員。他一生獲得過多項榮譽稱號。
著名的伯努利家族曾產(chǎn)生許多傳奇和軼事。對于這樣一個既有科學(xué)天賦然而又語言粗暴的家族來說,這似乎是很自然的事情。一個關(guān)于丹尼爾的傳說這是樣的:有一次在旅途中,年輕的丹尼爾同一個風(fēng)趣的陌生人閑談,他謙虛地自我介紹說:“我是丹尼爾·伯努利。”陌生人立即帶著譏諷的神情回答道:“那我就是伊薩克·牛頓。”