历史人物介绍之一

历史人物介绍之一
阿基米德 (约公元前287～212)是古希腊物理学家、数学家，静力学和流体静
力学的奠基人。

阿基米德无可争议的是古代希腊文明所产生的最伟大的数学家及科学家，他在
诸多科学领域所作出的突出贡献，使他赢得同时代人的高度尊敬。

阿基米德在力学方面的成绩最为突出，他系统并严格的证明了杠杆定律，
为静力学奠定了基础。在总结前人经验的基础上，阿基米德系统地研究了物体
的重心和杠杆原理，提出了精确地确定物体重心的方法，指出在物体的中心处
支起来，就能使物体保持平衡。他在研究机械的过程中，发现了杠杆定律，并
利用这一原理设计制造了许多机械。他在研究浮体的过程中发现了浮力定律，
也就是有名的阿基米德定律。

阿基米德确定了抛物线弓形、螺线、圆形的面积以及椭球体、抛物面体等各种
复杂几何体的表面积和体积的计算方法。在推演这些公式的过程中，他创立了
“穷竭法”，即我们今天所说的逐步近似求极限的方法，因而被公认为微积分计
算的鼻祖。他用圆内接多边形与外切多边形边数增多、面积逐渐接近的方法，
比较精确的求出了圆周率。面对古希腊繁冗的数字表示方式，阿基米德还首创
了记大数的方法，突破了当时用希腊字母计数不能超过一万的局限，并用它解
决了许多数学难题。

阿基米德在天文学方面也有出色的成就。除了前面提到的星球仪，他还认为地
球是圆球状的，并围绕着太阳旋转，这一观点比哥白尼的“日心地动说”要早一
千八百年。限于当时的条件，他并没有就这个问题做深入系统的研究。但早在
公元前三世纪就提出这样的见解，是很了不起的。

阿基米德的著作很多，作为数学家，他写出了《论球和圆柱》、《圆的度量》、《抛
物线求积》、《论螺线》、《论锥体和球体》、《沙的计算》等数学著作。作为力学
家，他著有《论图形的平衡》、《论浮体》、《论杠杆》、《原理》等力学著作。

阿基米德和雅典时期的科学家有着明显的不同，就是他既重视科学的严密性、
准确性，要求对每一个问题都进行精确的、合乎逻辑的证明；又非常重视科学
知识的实际应用。他非常重视试验，亲自动手制作各种仪器和机械。他一生设
计、制造了许多机构和机器，除了杠杆系统外，值得一提的还有举重滑轮、灌
地机、扬水机以及军事上用的抛石机等。被称作“阿基米德螺旋”的扬水机至今
仍在埃及等地使用。
达朗贝尔 法国著名的物理学家、数学家和天文学家，一生研究了大量课题，
完成了涉及多个科学领域的论文和专著，其中最著名的有八卷巨著《数学手册》、
力学专著《动力学》、23卷的《文集》、《百科全书》的序言等等。他的很多研究
成果记载于《宇宙体系的几个要点研究》中。

数学是达朗贝尔研究的主要课题，他是数学分析的主要开拓者和奠基人。达朗
贝尔为极限作了较好的定义，但他没有把这种表达公式化。波义尔做出这样的
评价：达朗贝尔没有摆脱传统的几何方法的影响，不可能把极限用严格形式阐
述；但他是当时几乎唯一一位把微分看成是函数极限的数学家。

达朗贝尔是十八世纪少数几个把收敛级数和发散级数分开的数学家之一，并且
他还提出了一种判别级数绝对收敛的方法——达朗贝尔判别法，即现在还使用
的比值判别法；他同时是三角级数理论的奠基人；达朗贝尔为偏微分方程的出
现也做出了巨大的贡献，1746年他发表了论文《张紧的弦振动是形成的曲线研
究》，在这篇论文里，他首先提出了波动方程，并于1750年证明了它们的函数
关系；1763年，他进一步讨论了不均匀弦的振动，提出了广义的波动方程；另
外，达朗贝尔在复数的性质、概率论等方面也都有所研究，而且他还很早就证
明了代数基本定理。

达朗贝尔在数学领域的各个方面都有所建树，但他并没有严密和系统的进行深
入的研究，他甚至曾相信数学知识快穷尽了。但无论如何，十九世纪数学的迅
速发展是建立在他们那一代科学家的研究基础之上的，达朗贝尔为推动数学的
发展做出了重要的贡献。
达朗贝尔认为力学应该是数学家的主要兴趣，所以他一生对力学也作了大
量研究。达朗贝尔是十八世纪为牛顿力学体系的建立作出卓越贡献的科学家之
一。

《动力学》是达朗贝尔最伟大的物理学著作。在这部书里，他提出了三大运动
定律，第一运动定律是给出几何证明的惯性定律；第二定律是力的分析的平行
四边形法则的数学证明；第三定律是用动量守恒来表示的平衡定律。书中还提
出了达朗贝尔原理，它与牛顿第二定律相似，但它的发展在于可以把动力学问
题转化为静力学问题处理，还可以用平面静力的方法分析刚体的平面运动，这
一原理使一些力学问题的分析简单化，而且为分析力学的创立打下了基础。

在《动力学》这部书里，达朗贝尔还对十七到十八世纪运动量度的争论提出了
自己的看法，他认为两种量度是等价的，并模糊的提出了物体动量的变化与力
的作用时间有关。在《运动论》里，达朗贝尔不仅阐述了他的力学观点，他还
在哲学序言里指出了科学发展的前景和分析科学的哲学观点。

牛顿是最早开始系统研究流体力学的科学家，但达朗贝尔则为流体力学成为一
门学科打下了基础。1752年，达朗贝尔第一次用微分方程表示场，同时提出了
著名的达朗贝尔原理——流体力学的一个原理，虽然这一原理存在一些问题，
但是达朗贝尔第一次提出了流体速度和加速度分量的概念。
达朗贝尔在力学和数学方面的研究推动了他对天文学的研究，他运用他的力学
的知识为天文学领域做出了重要贡献。十八世纪，牛顿运动理论已经不能完善
的解释月球的运动原理了。达朗贝尔开始涉足这一领域。

在当时，达朗贝尔和另一个科学家克莱洛是学术上的竞争对手。他们在写论文、
作报告等工作中相互竞争多年。在研究月球运动时，达朗贝尔和克莱洛在同一
天提交了关于月球运动的报告，他们都对月球近地点移动的现象做出了解释，
并在1749年提交了更详细的报告。1754年，他们又都发表了月球运动数值表，
这是最早的月球历之一。

达朗贝尔在天文学上的另一个主要研究是关于地球形状和自传的理论。达朗贝
尔发现了流体自转时平衡形式的一般结果，克莱洛以此为基础研究了地球的自
转，1749年，达朗贝尔发表了关于春分点、岁差和章动的论文，为天体力学的
形成和发展做出了奠定了基础。

亥姆霍兹 （1821～1894）德国物理学家，生理学家。1821 年10月31日生
于柏林波茨坦，1894年9月8日卒于柏林附近夏洛滕堡。

中学毕业后在军队服役8年，取得公费进入在柏林的王家医学科学院。1842年
获医学博士学位后，被任命为波茨坦驻军军医。1847年他在德国物理学会发表
了关于力的守恒讲演，在科学界赢得很大声望，次年担任了柯尼斯堡大学生理
学副教授。亥姆霍兹在这次讲演中，第一次以数学方式提出能量守恒定律。主
要论点是：①一切科学都可以归结到力学。②强调了牛顿力学和拉格朗日力学在
数学上是等价的，因而可以用拉氏方法以力所传递的能量或它所作的功来量度
力。③所有这种能量是守恒的。亥姆霍兹发展了J.R.迈尔、J.P.焦耳等人的工作，
讨论了已知的力学的、热学的、电学的、化学的各种科学成果，严谨地论证了
各种运动中能量守恒定律。这次讲演内容后来写成专箸《力之守恒》出版。在
柯尼斯堡工作期间，亥姆霍兹测量了神经刺激的传播速度，发表了生理力学和
生理光学方面的研究成果。在1851年他发明了眼科使用的检眼镜，并提出了这
一仪器的数学理论。1855年他转到波恩大学任解剖学和生理学教授，出版了《生
理学手册》第一卷，并开始流体力学的涡流研究。1857年起，他担任海德堡大
学生理学教授。他利用共鸣器（称亥姆霍兹共鸣器）分离并加强声音的谐音。
1863年出版了他的巨著《音调的生理基础》。

1868年亥姆霍兹研究方向转向物理学，于1871年任柏林大学物理学教授，这期
间，他研究了电磁作用理论，由于他一系列讲演，J.C.麦克斯韦的电磁理论才引
起欧洲物理学家的注意，并导致他的学生H.R.赫兹在电磁波的研究中取得巨大
成就。他还研究过化学过程中的热力学，发表了论文《化学过程的热力学》；他
从R.克劳修斯的方程中导出了早于J.W.吉布斯提出的方程 此方程后来被称
为吉布斯-亥姆霍兹方程。

亥姆霍兹不仅对医学、生理学和物理学有重大贡献，而且一直致力于哲学认识
论。他确信：世界是物质的，而物质必定守恒。但他企图把一切归结为力，是
机械唯物论者，这是当时文化、社会、历史条件的局限性所致。1887年，亥姆
霍兹任国家科学技术局主席。