幾位大物理學(xué)家的力學(xué)貢獻(xiàn)

幾位大物理學(xué)家的力學(xué)貢獻(xiàn)第一頁，共四十八頁，2022年，8月28日提要文章簡略介紹從19世紀(jì)后半葉到20世紀(jì)初的七位著名的物理學(xué)家，即麥克斯韋、基爾霍夫、赫茲、開爾文、湯姆孫、瑞利和迪昂的貢獻(xiàn)及其在力學(xué)領(lǐng)域中的出色研究工作，說明力學(xué)學(xué)科對近代科學(xué)的重要性。關(guān)鍵詞近代物理力學(xué)著名物理學(xué)家研究成果第二頁，共四十八頁，2022年，8月28日20世紀(jì)初，整個科學(xué)特別是物理學(xué)科經(jīng)歷了巨大的革命性的變化。在這一變化的前夜，19世紀(jì)后半葉到20世紀(jì)初的這半個多世紀(jì)里，出現(xiàn)了為這一變化準(zhǔn)備條件的許多科學(xué)巨人。由于這些物理學(xué)家在物理學(xué)上的杰出貢獻(xiàn)名聲很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)蓋過了他們在力學(xué)上的貢獻(xiàn)，所以在許多他們的傳記或介紹中，大都不提到他們在力學(xué)上的貢獻(xiàn)。在當(dāng)今社會分工越來越細(xì)的條件下，學(xué)力學(xué)的不知道他們曾經(jīng)做過重要的力學(xué)研究工作，學(xué)物理的也不知道他們在力學(xué)領(lǐng)域中的耕耘。不過，仔細(xì)考察這些大科學(xué)家的經(jīng)歷，我們發(fā)現(xiàn)他們共同的特點(diǎn)不僅是在力學(xué)上有深厚的功底，并且在力學(xué)學(xué)科發(fā)展上也留下了不可磨滅的開創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。這里我們就來介紹其中屬于英、法、德的七位，即麥克斯韋、基爾霍夫、赫茲、開爾文、湯姆孫、瑞利和迪昂。第三頁，共四十八頁，2022年，8月28日英國物理學(xué)家麥克斯韋

JamesClerkMaxwell

1831－1879

麥克斯韋在力學(xué)上的貢獻(xiàn)至少有四項(xiàng)是奠基性的。即光彈性、求解桿系超靜定結(jié)構(gòu)的力法、線性粘彈性的本構(gòu)關(guān)系和調(diào)速器的穩(wěn)定性條件。第四頁，共四十八頁，2022年，8月28日光彈性在1850年，他還只有19歲的時候，發(fā)表了一篇題為《彈性固體的平衡論》的論文。文中討論了若干個彈性力學(xué)的特殊問題，如三角形受力問題等，這些問題的精確解大半已為其他學(xué)者解出。他把這些解與利用光彈性方法測得的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果符合得很好。所以后人認(rèn)為麥克斯韋是以光彈性方法實(shí)際求解彈性力學(xué)應(yīng)力場的第一人，也是光彈性儀器的實(shí)際發(fā)明者。到19世紀(jì)末，光彈性方法迅速擴(kuò)展成為測量應(yīng)力方法的重要手段。第五頁，共四十八頁，2022年，8月28日結(jié)構(gòu)力學(xué)1864年麥克斯韋總結(jié)他關(guān)于桁架研究的一般結(jié)論。他已經(jīng)可以區(qū)分靜定與超靜定桁架。對于靜定桁架，麥克斯韋在前人的基礎(chǔ)上簡化了用作圖的方式去求桁架的內(nèi)力。對于超靜定桁架，拱和吊橋等結(jié)構(gòu)，麥克斯韋從能量法導(dǎo)出了解超靜定結(jié)構(gòu)的一般方法。大約在10年之后，他的這個方法為莫爾(O.Mohr,1835－1918)加以整理，給出規(guī)范的形式，這就是目前通用的力法，又稱為麥克斯韋――莫爾方法。第六頁，共四十八頁，2022年，8月28日粘彈性麥克斯韋在流變學(xué)方面最早提出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與時間有關(guān)的概念。并且引進(jìn)了現(xiàn)今稱為麥克斯韋粘彈性體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。

第七頁，共四十八頁，2022年，8月28日調(diào)速器1712年，英國人鈕可曼（ThomasNewcomen,1663－1729）發(fā)明了蒸汽機(jī)，但是由于速度無法自由控制，所以一直派不上大用場，只是在礦山抽水。到了大約1782年，英國人瓦特（JamesWatt,1736－1819）發(fā)明了離心調(diào)速器，蒸汽機(jī)的使用才迅速得到推廣。離心調(diào)速器從18世紀(jì)一直到19世紀(jì)中葉都使用得很好。到了19世紀(jì)中葉以后，由于蒸汽機(jī)的速度提高了，就出現(xiàn)了調(diào)速器不穩(wěn)定的情況。這個問題最早引起麥克斯韋的注意，在1868年曾經(jīng)研究過這個問題,并得到了一個穩(wěn)定性的條件；在1876年俄國人維式涅格拉德斯基（1831－1895）又研究了這個問題，得到了以包含物理參數(shù)的不等式表示的穩(wěn)定性條件。這些工作是關(guān)于動力系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性的最早的研究。第八頁，共四十八頁，2022年，8月28日麥克斯韋方程組此外他在數(shù)學(xué)上最早定義了向量場的旋度，他對陀螺儀、光學(xué)、彩色攝影、原子結(jié)構(gòu)等方面也有重要的貢獻(xiàn)。麥克斯威在早期作了彈性力學(xué)與結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究之后，興趣轉(zhuǎn)向了光學(xué)、電磁學(xué)，他以綜合提出控制電磁場的麥克斯韋方程而出名。由于狹義相對論早先就是首先對控制電磁場的麥克斯韋方程討論引出矛盾才出現(xiàn)的。巧合的是麥克斯韋逝世的那一年恰好相對論的提出者愛因斯坦出生。第九頁，共四十八頁，2022年，8月28日麥克斯韋發(fā)展了英國物理學(xué)家法拉第(MichaelFaraday1791－1867)關(guān)于電磁場的概念，用一組偏微分方程把電場與磁場連接在一起。這組方程后來被稱為麥克斯韋方程組。他用這組方程證明了電荷的振蕩會產(chǎn)生電磁波。并且提出光也是一種特殊的電磁波。這些看法后來都被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。第十頁，共四十八頁，2022年，8月28日卡文迪什實(shí)驗(yàn)室主任麥克斯韋1850年以優(yōu)異的成績考入劍橋大學(xué)。1856年在阿爾伯丁被任命為教授，1871年接受劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授的聘任。在劍橋期間組建了卡文迪什實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室對20世紀(jì)的物理研究產(chǎn)生了巨大的影響。第十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日統(tǒng)計物理麥克斯韋在1857年對土星的光環(huán)進(jìn)行研究時，他認(rèn)為，如果光環(huán)是固體或液體的話，就會由于旋轉(zhuǎn)時所受的引力和慣性力而破裂。只有光環(huán)是由無數(shù)小顆粒組成才會穩(wěn)定的觀點(diǎn)。隨后麥克斯韋從微小顆粒的觀點(diǎn)討論氣體，他考慮到分子不僅在各個方向上運(yùn)動，而且在不同速度上運(yùn)動，分子之間以及和器壁的碰撞是完全彈性的。由此和當(dāng)時也討論這個問題的奧地利物理學(xué)家玻耳茲曼（LudwigBoltzmann，1844-1906)同時創(chuàng)建了麥克斯韋－玻耳茲曼氣體分子運(yùn)動論。他并且認(rèn)為溫度是分子運(yùn)動的平均速度有關(guān)的宏觀物理量，從而給以前流行的熱質(zhì)說的熱流動的說法最后的打擊。第十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日麥克斯韋妖玻耳茲曼還設(shè)想，如果有兩個盛有相同溫度氣體的容器，有一個小門連接起來，有一個妖精把門，當(dāng)運(yùn)動慢的分子到右邊門就打開，運(yùn)動快的分子到左邊，門也打開，它們向相反的方向運(yùn)動，門就關(guān)閉。這樣左邊的容器就會愈來愈熱，右邊的容器會愈來愈冷。這是違背熱力學(xué)第二定律的一種設(shè)想。這個妖精被稱為麥克斯韋妖。第十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日德國物理學(xué)家基爾霍夫

GustavRobertKirchhoff

1824－1887是德國一位律師的兒子，大約是在歐拉之后100年的人物。1842年他進(jìn)入哥尼斯堡大學(xué)，他曾聽過牛曼（L.Neumann）的課并被后者發(fā)現(xiàn)其卓越才能，推薦為最有希望的科學(xué)家。1848年獲博士學(xué)位，1854年在海德堡大學(xué)執(zhí)教。第十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日物理學(xué)上的貢獻(xiàn)他的主要成就在物理學(xué)方面。他第一個證明電脈沖是以光速傳播的；最早發(fā)現(xiàn)光譜與化學(xué)元素的關(guān)系建立了光譜學(xué)，后人由此發(fā)現(xiàn)了若干新元素并且借以了解太陽與別的恒星的元素構(gòu)成；最早提出理想黑體并進(jìn)行了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)，后人認(rèn)為是對量子力學(xué)產(chǎn)生有很大的影響，量子力學(xué)的奠基人普朗克是他的學(xué)生，在他指導(dǎo)下進(jìn)行過研究；他提出電路計算的規(guī)則，至今被稱為基爾霍夫定律。第十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日基爾霍夫假設(shè)基爾霍夫在固體力學(xué)中最重要的貢獻(xiàn)是提出了精確的板的理論?；鶢柣舴蛟?850年發(fā)表了平板問題的重要論文，文章糾正了以往關(guān)于平板問題邊界條件的錯誤?；鶢柣舴虿捎锰撐灰圃硗茖?dǎo)板的邊界條件，指出對于求解平板問題不需要三個邊條件而只要兩個邊界條件便夠了。他正確地求解了圓板的振動問題。第十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日在建立平板問題的方程時，他假定：1）變形時垂直于中面的直線仍保持為直線，變形后還垂直于中面，2）中面的元素在變形時不伸長。這個簡化平板問題的假設(shè)現(xiàn)今仍在使用，被稱為直法線假設(shè)也稱為基爾霍夫假設(shè)。1888年，英國人樂甫利用基爾霍夫?qū)ζ桨鍐栴}的假設(shè)導(dǎo)出了彈性薄殼的平衡方程，至今這個假設(shè)被人稱為基爾霍夫――樂甫假設(shè)。第十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日彈性桿動力學(xué)比擬他在彈性桿方面發(fā)展了歐拉的工作。他導(dǎo)出了大撓度桿的一般平衡方程。他說：“當(dāng)力作用在桿端時，這些方程與剛體繞固定點(diǎn)運(yùn)動的方程相同?！边@個看法是基于在變形后桿的每一點(diǎn)，由單位切向量、法向量、次法線所組成的單位三面體，沿曲線弧上運(yùn)動時，也產(chǎn)生如同剛體繞固定點(diǎn)運(yùn)動的轉(zhuǎn)動。所以他得到的方程為第十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日其中A，B為截面的兩個主彎曲剛度，C為扭轉(zhuǎn)剛度，p,q為曲率沿主方向上的投影，r為撓率。桿上的切力，為分布力矩。第十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日這就是所謂基爾霍夫動力學(xué)比擬。最簡單的一個情形便是單擺與受壓桿在超過臨界變形的情形，二者的積分都是橢圓函數(shù)?；鶢柣舴蛟?876年出版的《理論力學(xué)講義》是理論力學(xué)方面的一本影響很大的教材，后來被多次再版并被翻譯為多種文字。書中比較明確地定義力學(xué)是關(guān)于運(yùn)動的科學(xué)，運(yùn)動，即隨時間的空間變化，也就是物質(zhì)。第二十頁，共四十八頁，2022年，8月28日德國物理學(xué)家赫茲

HeinrichRudolfHertz

1857－1894在1889年繼R.克勞修斯任波恩大學(xué)物理學(xué)教授。1887年赫茲用自己設(shè)計的振蕩器第一次通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，證明了J.C.麥克斯韋理論的正確性，后又研究電磁波的各種性質(zhì)（反射、衍射、折射、形成駐波等），證實(shí)了電磁波在空氣中的傳播速度等于光速，確立了電磁波和光波基本特性的等同性。1886～1887年，研究了共振回路理論、紫外光對放電的影響、陰極射線的性質(zhì)等。赫茲曾多次獲得意、法、奧、德等國科學(xué)院和學(xué)術(shù)團(tuán)體的獎?wù)潞酮劷?，并被選為柏林科學(xué)院、劍橋哲學(xué)學(xué)會等7個主要學(xué)術(shù)組織的通訊會員。為紀(jì)念他，人們以赫茲作為振蕩頻率的單位。第二十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日縱觀赫茲一生的科學(xué)歷程，像他的老師亥姆霍茲一樣，他是嚴(yán)格地堅(jiān)持將力學(xué)作為物理科學(xué)的共同基礎(chǔ)，他在一篇文章中說：“所有物理學(xué)家都同意這樣的觀點(diǎn)，即物理學(xué)的任務(wù)在于把自然現(xiàn)象歸結(jié)為簡單的力學(xué)定律?！钡c牛頓的古典力學(xué)不同，赫茲是被稱為“無力力學(xué)”運(yùn)動學(xué)流派的擁護(hù)者，這一流派認(rèn)為，一切物理現(xiàn)象都是運(yùn)動著的重物在接觸時的相互作用，而不是用力的概念作為解釋的依據(jù)。赫茲對力學(xué)的研究成果，主要體現(xiàn)在他的學(xué)術(shù)著作《無力的力學(xué)》及1876年出版的《力學(xué)原理》等書中。赫茲最早將力學(xué)定律看作是發(fā)展著和變化著的事物，從而為突破近代力學(xué)的思想束縛作出了思想上的準(zhǔn)備。第二十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日1883年初解決了長圓柱受集中力的解。1889年，赫茲說明了用球形物體與圓柱形物體相互擠壓問題的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)論是如果擠壓前在表面上涂以煙炱則表現(xiàn)接觸面的輪廓為橢圓。他同時給出了這個問題的理論解。這個解現(xiàn)在人們還稱為赫茲接觸問題解。1894年赫茲將力學(xué)系統(tǒng)區(qū)分為完整系統(tǒng)與非完整系統(tǒng)兩類，對應(yīng)于完整約束與非完整約束。后來開辟了非完整力學(xué)的研究。第二十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日英國科學(xué)家湯姆孫（WilliamThomson即Kelvin,1824－1907）1892年受封為開爾文勛爵。W.湯姆孫1845年畢業(yè)于劍橋大學(xué)。1846～1899年任格拉斯哥大學(xué)自然哲學(xué)教授。1904年任格拉斯哥大學(xué)校長直至逝世。第二十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日在他的科學(xué)活動的早期在彈性力學(xué)中求解了在均勻各向同性無限彈性介質(zhì)中受一集中力的解，這個解稱為開爾文解。在流體力學(xué)中，他證明了在理想流體條件下，流體內(nèi)部的渦量守恒定理，這個定理至今被稱為開爾文定理。能量的概念雖然是由托馬斯·楊于1807年早就提出的，只有經(jīng)過Kelvin大力提倡和論證之后才為科學(xué)界普遍接受，他認(rèn)為所有看得見的物理與化學(xué)現(xiàn)象，其背后有一個看不見的共通原則在引導(dǎo)著，這就是“能量”(Energy)。第二十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日他是熱力學(xué)和氣體動理論的創(chuàng)始人之一。國際單位制中熱力學(xué)溫度單位中的開（爾文）氏溫標(biāo)即為紀(jì)念他而命名。他在1851年發(fā)表題為《熱動力理論》的論文，給出熱力學(xué)第二定律的Kelvin表述：我們不可能從單一熱源取熱，使它完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。所以后人稱他為熱力學(xué)之父。第二十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日開爾文一生貢獻(xiàn)甚多，涉及電磁學(xué)，熱力學(xué)，工程科學(xué)，電工儀表與測量，波動、渦流和以太學(xué)說、地球年齡的估計等，尤其是他負(fù)責(zé)敷設(shè)了大西洋海底電纜工程。在這項(xiàng)工程實(shí)施中，他研究了電纜中信號傳播的情況，導(dǎo)出了信號傳播速度減慢與電纜長度平方成正比的規(guī)律。他還研制成可提高儀器測量靈敏度的鏡式檢流計、可自動記錄電報信號的虹吸記錄器；設(shè)計制作了絕對靜電計、開爾文電橋、圈轉(zhuǎn)電流計等；建立了電磁量的精確單位標(biāo)準(zhǔn)，為近代電學(xué)單位標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。海底電纜的敷設(shè)成功不僅使英國在海底電報通信上居世界領(lǐng)先地位，還對現(xiàn)代大型工程的建設(shè)起了重要推動作用。他最早獲得液態(tài)氮。第二十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日開爾文1890～1895年任英國皇家學(xué)會會長。1896年當(dāng)選為彼得堡科學(xué)院名譽(yù)院士。

此外，湯姆孫還是一位卓越的教師和科研事業(yè)領(lǐng)導(dǎo)人，他還努力促進(jìn)大學(xué)與中學(xué)物理教學(xué)的提高，寫出了幾本出色的教材。其中與臺特合著的《自然哲學(xué)教材》是一本涉及力學(xué)與熱學(xué)以及物理的基礎(chǔ)教材，影響很大。英國能夠在20世紀(jì)前30年在原子物理學(xué)領(lǐng)域保持重要的領(lǐng)先地位，湯姆孫的有力指導(dǎo)和優(yōu)秀教學(xué)能力起了相當(dāng)作用。第二十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日英國科學(xué)家斯特拉特·瑞利

JohnWilliamStrutRayleigh

1842－1919在31歲的時候繼承了父親的爵位，因此人們通常稱他為瑞利勛爵。1865年以全班第一名的優(yōu)異成績畢業(yè)于劍橋大學(xué)，1873年被選入皇家學(xué)會，1879年他繼麥克思威爾任劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室主任。他在卡文迪什實(shí)驗(yàn)室工作的前后，他自己有一個相當(dāng)好的自費(fèi)實(shí)驗(yàn)室。他的許多重要發(fā)現(xiàn)是在他自己的實(shí)驗(yàn)室中完成的。第二十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日稀有氣體的發(fā)現(xiàn)瑞利最為著名的研究工作是在化學(xué)方面，他從各種不同的途徑制備的氮經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)從空氣中制備的密度要大。這個實(shí)驗(yàn)導(dǎo)致了稀有氣體的發(fā)現(xiàn)。并為此而得到了1904年的諾貝爾物理獎。第三十頁，共四十八頁，2022年，8月28日波動研究瑞利研究工作的主要興趣集中在各種波動上。在電磁波方面，他得到了光的色散隨波長變化的方程，并且證實(shí)了前人關(guān)于天空呈現(xiàn)藍(lán)色是由于光被大氣塵埃散射的觀點(diǎn)。瑞利還求出了對應(yīng)于黑體輻射波長分布的方程。此外他在研究聲波、水波與地震波上都取得了重要的成果。在計算振動頻率中他提出了一種靠簡化假定、將復(fù)雜問題化為單自由度問題的方法，此方法后來于1909年由李茲加以改進(jìn)成為基于能量的近似計算方法，現(xiàn)在被稱為瑞利－李茲法。第三十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日聲學(xué)理論1877－1878年間，瑞利（JohnWilliamStrutRayleigh,1842－1919）發(fā)表了他的最重要的著作《聲學(xué)理論》。這本書分兩冊出版，上冊是關(guān)于弦、桿、薄和板的振動，下冊是關(guān)于氣體和固體聲學(xué)的討論，總結(jié)了至他為止的這方面的研究結(jié)果。1894年又出版了增訂版。他第一次指出彈性體的表面波的存在，后人稱為瑞利波。這本著作影響很大，它與樂甫的《彈性的數(shù)學(xué)理論教程》，一本是關(guān)于彈性動力學(xué)的，一本是關(guān)于彈性靜力學(xué)的，成為彈性力學(xué)方面的互為補(bǔ)充的兩本經(jīng)典著作。第三十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日英國物理學(xué)家湯姆孫

JosephJohnThomson，

1856-1940他1876年畢業(yè)于劍橋大學(xué)三一學(xué)院。1884年即瑞利任卡文提什實(shí)驗(yàn)室主任。湯姆孫最出名的工作是研究陰極射線，從而發(fā)現(xiàn)了電子。并且測量了電子的荷質(zhì)比。斷定電子是帶負(fù)電的比原子小的基本粒子。由于這項(xiàng)研究開辟了亞原子領(lǐng)域的研究，為原子物理研究走出了第一步。另外他在氣體導(dǎo)電方面開創(chuàng)性的工作使他獲得了1906年的諾貝爾物理獎。1908年被授予爵士稱號第三十三頁，共四十八頁，2022年，8月28日湯姆孫在主持卡文提什實(shí)驗(yàn)室期間，大大推進(jìn)了近代實(shí)驗(yàn)物理。他的繼任者是20世紀(jì)原子物理大師盧瑟福（E.Rutherford,1871-1937）。他的助手中有七位獲得了諾貝爾獎。第三十四頁，共四十八頁，2022年，8月28日《動力學(xué)在物理與化學(xué)中的應(yīng)用》與這里介紹的其他著名物理學(xué)家所不同的是，湯姆孫本人沒有在力學(xué)領(lǐng)域中作出過出名的成果。不過他卻寫過一本對整個物理界影響深遠(yuǎn)的力學(xué)書：《動力學(xué)在物理與化學(xué)中的應(yīng)用》（ApplicationsofDynamicstoPhysicsandChemistry，1888年倫敦出版）。這本書是作者在1886年在卡文提什實(shí)驗(yàn)室講義基礎(chǔ)上寫成的。它雖然不能說是一本完全是力學(xué)方面的著作，但是對經(jīng)典力學(xué)應(yīng)用于近代物理和化學(xué)卻是一本承前啟后的重要著作。第三十五頁，共四十八頁，2022年，8月28日作者在序言中說：“建立兩種物理現(xiàn)象之間的聯(lián)系有兩種模式；其中最明顯和最有興趣的是從現(xiàn)象的可靠的理論出發(fā)去詢問和追蹤它們之間聯(lián)系的每一步。這只有在有限數(shù)目的情形是可能的，因此，在一般情形下我們不得不被迫借助于另一模式，它在方法上并不要求對所產(chǎn)生現(xiàn)象的機(jī)理有詳盡的知識，我們要揭示的是，不管怎樣解釋它們，它們必是相關(guān)的，即存在一個必然聯(lián)系到另一個?！弊髡哒f，書中就是要應(yīng)用一般動力學(xué)原則發(fā)展的方法以達(dá)到這一目的。第三十六頁，共四十八頁，2022年，8月28日正是作者建立的這一套基于動力學(xué)的方法，武裝了他的許多學(xué)生，他們進(jìn)入原子物理的領(lǐng)域都作出重要的貢獻(xiàn)。其中特別影響他的博士研究生，泰勒(G.I.Taylor,1886-1975)是20世紀(jì)卓越的力學(xué)家之一。泰勒(G.I.Taylor,1886-1975)第三十七頁，共四十八頁，2022年，8月28日法國物理學(xué)家迪昂

Pirre-Maurice-MarieDuhem

1861~1916遭遇很悲慘，不但因?yàn)椴┦空撐牟槐划?dāng)時的學(xué)術(shù)權(quán)威承認(rèn)，還因此失掉了教習(xí)資格。1884年法國物理學(xué)家迪昂(PierreDuhem)在熱力學(xué)上進(jìn)行“公理化”研究，用類似拉格朗日(J.Lagrange)在分析力學(xué)中所采用的方法，結(jié)果得到了后人稱為“化學(xué)勢”的概念，迪昂這項(xiàng)成就是對物理學(xué)、化學(xué)的巨大貢獻(xiàn)，從一個全新的角度完成了物理和化學(xué)的統(tǒng)一。第三十八頁，共四十八頁，2022年，8月28日但是，迪昂從來沒有得到過物理學(xué)博士學(xué)位。他就是因?yàn)閳?jiān)持“化學(xué)勢”的概念而丟掉了物理學(xué)博士論文被通過的機(jī)會，因?yàn)檫@個概念觸犯了當(dāng)時的法國化學(xué)權(quán)威貝特洛（M.Bethelot）。兩年后，迪昂不得不用基本相同的論題，避開提及熱力學(xué)這個貝特洛的“領(lǐng)地”，申請數(shù)學(xué)博士，才通過了答辯。得罪了學(xué)術(shù)權(quán)威貝特洛，貝特洛禁止迪昂在巴黎的大學(xué)里從事教學(xué)和科學(xué)研究工作。迪昂的學(xué)術(shù)生涯簡直就是流放，但他的思想是不朽的，直到他去世多年，他的思想才被人們認(rèn)識。他的1884年的未被接受的博士論文不僅對熱力學(xué)勢的系統(tǒng)應(yīng)用具有重大的歷史意義，而且以此為起點(diǎn)的一系列研究，也使他與范霍夫、奧斯特瓦爾德、阿累尼烏斯、勒?夏特利埃一起成為現(xiàn)代物理化學(xué)的奠基人。第三十九頁，共四十八頁，2022年，8月28日流體力學(xué)迪昂在流體力學(xué)和彈性學(xué)上的貢獻(xiàn)。集中反映在1891年，他出版的《水力學(xué)、彈性、聲學(xué)》(兩卷)的講義，1896年出版的《變形體力學(xué)》，1903~1904年以兩卷本出版的《水力學(xué)研究中。這些書對力學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。它包含了關(guān)于納維爾—斯托克斯流體的一些開創(chuàng)性的探索成果，以及波在粘滯流體中的傳播、考慮到穩(wěn)定性和可壓縮性的流體等課題的研究。他是非線性彈性力學(xué)和嚴(yán)格數(shù)學(xué)彈性理論的開拓者第四十頁，共四十八頁，2022年，8月28日科學(xué)史的開拓者迪昂是現(xiàn)代科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)史的開創(chuàng)者之一。迪昂1902年出版的《化學(xué)化合與混合：論觀念的進(jìn)化》和1903年出版的《力學(xué)的進(jìn)化》中，特別是后者的第一編是自然哲學(xué)思想發(fā)展，說明各種觀念是如何受到贊成、發(fā)展、又是如何被拋棄的，另一些觀念是如何受到如何偏愛、變化，以及在轉(zhuǎn)變中得以保留的。第二編是19世紀(jì)末的力學(xué)物理學(xué)的概觀。迪昂當(dāng)時已經(jīng)看到，物理學(xué)急劇的、持續(xù)的、激動人心的成長已搖撼了古典力學(xué)的根基和古典物理學(xué)家的一些信念；由于糾纏到新的問題，力學(xué)賴以建立的基礎(chǔ)的可靠性受到懷疑，它再次向新的領(lǐng)域進(jìn)軍。第四十一頁，共四十八頁，2022年，8月28日迪昂實(shí)際上是單槍匹馬地發(fā)現(xiàn)了中世紀(jì)的科學(xué)的歷史，他對17世紀(jì)物理學(xué)和古代物理學(xué)的發(fā)展史也作出了有深遠(yuǎn)意義的和獨(dú)創(chuàng)性的研究。他運(yùn)用大量的原始資料證明，科學(xué)的發(fā)展總是連續(xù)的，從而是進(jìn)化的，伽利略的思想也是由許多早期的科學(xué)工作進(jìn)化而來的，并不象伽利略本人和其他人認(rèn)為的那樣是最早的。為了充分說明這些觀點(diǎn)，迪昂由靜力學(xué)起源的研究開始了他的考察，結(jié)果形成了兩卷專題著作《靜力學(xué)的起源》(1905~1906年)。迪昂在書中追溯了靜平衡原理從古希臘到拉格朗日的發(fā)展，他洞察到，近代科學(xué)誕生于公元1200年左右的中世紀(jì)，有的部分成果被15和16世紀(jì)的一群數(shù)學(xué)家抄襲，他們把這些作為他們自己的貢獻(xiàn)加以發(fā)表。迪昂譴責(zé)這種智力上的腐敗現(xiàn)象，他強(qiáng)調(diào)指出，傳統(tǒng)對于真正的科學(xué)進(jìn)步是必不可少的。第四十二頁，共四十八頁，2022年，8月28日幾點(diǎn)思考1.傳統(tǒng)對于真正的科學(xué)進(jìn)步是必不可少的。近代物理學(xué)和科學(xué)的革命性的變化，不是憑空產(chǎn)生的，它是在繼承傳統(tǒng)經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。這些物理學(xué)的大師們深厚的經(jīng)典力學(xué)的功底，為他們進(jìn)入近代物理打下了基礎(chǔ)。并且他們在經(jīng)典力學(xué)中，就已經(jīng)有過重要的創(chuàng)新。他們的經(jīng)歷說明了，在培養(yǎng)一代新人中，使他們牢固掌握已