拉普拉斯

186 拉普拉斯（Ｐｉｅｒｒｅ　Ｓｉｍｏｎ　ｄｅ　Ｌａｐｌａｃｅ，, １７４９——１８２７年） 法国数学家、天文学家。 生前颇负盛名，被誉为法国的牛顿 　　1749年3月23日生于诺曼底的博蒙昂诺日，1827年3月5日卒于巴黎。拉普拉斯是一个小农民的儿子，家境贫寒 ，靠邻居资助上学，显露数学才华，在博蒙军事学校读书不久就成为该校数学教员。1767年，18的拉普拉斯从乡下带着介绍信到繁华的巴黎去见大名鼎鼎的达朗贝尔，推荐信交上，却久无音信。幸亏拉普拉斯毫不灰心，（人一出了名就贵人多忘事了，要不后来怎么有伽罗华、阿贝尔的遭遇呢？）晚上回到住处，细心地写了一篇力学论文，求教于达朗贝尔。这回引起了达朗贝尔注意，给拉普拉斯回了一封热情洋溢的信，里面有这样的话：“你用不着别人的介绍，你自己就是很好的推荐书。”经过达朗贝尔介绍获得巴黎陆军学校数学教授职位。1785年当选为法国科学院院士。1795年任综合工科学校教授，后又在高等师范学校任教授。1816年成为法兰西学院院士，次年任该院院长。主要研究天体力学和物理学，认为数学只是一种解决问题的工具，但在运用数学时创造和发展了许多新的数学方法。主要成就是：在《天体力学》（5卷1799-1825）中汇聚了他在天文学中的几乎全部发现，试图给出由太阳系引起的力学问题的完整分析解答。在《概率的分析理论》（1812）中总结了当时整个概率论的研究，论述了概率在选举、审判调查、气象等方面的应用，导入「拉普拉斯变换」等。 　　他24岁时就已经详细应用牛顿引力定律深入研究整个太阳系，其中各个行星及其卫星的运动不仅受太阳的制约，而且以难以捉摸的多种方式彼此互相影响。牛顿曾经认为，要使这一复杂的系统免于陷入混乱，需要有上帝的不时干预。拉普拉斯决心要从别的方面寻找这一保证，并终于能够证明，从数学上所理解的这个理想的太阳系是一个稳恒的动力系统，它能永世保持不变。这不过是他在其不朽的著作《天体力学》中所记载的一系列成果之一。书中主要阐述天体运行的数学理论，讨论地球的形状、月离理论、三体问题以及行星摄动等等，并且引入著名的拉普拉斯方程。这本书不仅记录了他自己的多种发明和发现，而且还总结了几代著名数学家如牛顿、达朗贝尔、欧拉及拉格朗日诸大家在引力理论方面的研究工作（从1799到1825年分五卷出版）。关于这本书有许多传说。其中最熟悉的是有一次拿破仑想给拉普拉斯提级加薪，说他写了一部关于世界体系的巨著，但未提到上帝是宇宙的创造者。据传拉普拉斯回答说，“陛下，我不需要做那个假设。（Sire,je n'avais pas besoin de cette hypothese)”《天体力学》对后世的影响是巨大的，其中的势论研究的尤其广泛深入，对十几门不同的学科——从引力论到流体力学、电磁学以及原子物理学，产生了深远的影响。这本书也启蒙了年轻一代的科学家，例如英国的著名数学家哈密尔顿在16岁时就如饥似渴地阅读这本学理艰深的天文巨著，并且发现并订正了其中的一处错误，遂对于自己的数学才能增强了信心，从此踏上了数学生涯，并创立了四元数体系。另一位英国数学家格林（George Green 1793-1841 就是著名的格林公式的发现者）读了《天体力学》之后，顿受启发，开始将数学应用于电磁理论。 　　拉普拉斯的另一部脍炙人口的天文学著作是《宇宙体系论》，不像《天体力学》那样理论深奥难懂，它尽弃一切数学公式，深入浅出，通俗流畅，为时人所推崇。《宇宙体系论》提倡有名的太阳系生成的星云假说，这个假说1755年康德（Immanuel Kant 1724-1804 德国哲学家）已经述及，所以后世通常叫做“康德-拉普拉斯星云假说”。 　　拉普拉斯对于概率论也有很大的贡献，这从他的《概率的分析理论》这本洋洋七百万字巨著中随处可见，他把自己在概率论上的发现以及前人的所有发现统归一处。今天我们每一位学人耳熟能详的那些名词，诸如随机变量、数字特征、特征函数、拉普拉斯变换和拉普拉斯中心极限定律等等都可以说是拉普拉斯引入或者经他改进的。尤其是拉普拉斯变换，（我上学时就特别喜欢用它来解微分方程）导致了后来海维塞德发现运算微积在电工理论中的应用。不能不说后来的傅利叶变换、梅森变换、Ｚ－变换和小波变换也受它的影响。 　　尽管拉普拉斯在社会政治角逐中有些“左右逢源”、“随遇而安”，但是和他对于科学的贡献来对比是不值一提的。由于有年轻时吃了达朗贝尔的闭门羹的经历，拉普拉斯在自己身处高位之后，对于年轻的学者总是乐于慷慨帮助和鼓励关照，他时时帮助提拔像化学家盖吕萨克、数学物理学家泊松和年轻的柯西等等。当旅行家和自然研究者洪堡到法国考察水成岩的分布情况时，拉普拉斯慷慨地资助了他。 　　拉普拉斯和当时的拉格朗日、勒让德并称为法国的３Ｌ，不愧为十九世纪初数学界的巨擘泰斗。