宇宙體系論

　　編輯推薦：在自然科學(xué)的發(fā)現(xiàn)里，天文學(xué)居領(lǐng)先地位。自從人類(lèi)開(kāi)始觀天以至今日，廣泛地認(rèn)識(shí)了宇宙體系之過(guò)去與將來(lái)，這個(gè)歷程實(shí)在經(jīng)過(guò)了多么漫長(zhǎng)的道路。在取得這些成就以前，人們對(duì)天體觀測(cè)了好多世紀(jì)，由天體的視運(yùn)動(dòng)而認(rèn)識(shí)地球的真運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)的定律，更由這些定律提高到萬(wàn)有引力的原理，最后再根據(jù)這個(gè)原理去對(duì)一切天象，甚至它們的細(xì)節(jié)，加以全面的了解。這便是人類(lèi)智慧在天文學(xué)上取得的成就。對(duì)于這些發(fā)現(xiàn)，以及它們的產(chǎn)生與發(fā)展所遵循的最簡(jiǎn)單的法則加以解說(shuō)，當(dāng)有兩方面的好處，可使讀者了解：1，這些重要真理的概況；2，尋找自然規(guī)律所應(yīng)遵循的科學(xué)方法。這便是作者在本書(shū)內(nèi)所企圖達(dá)到的目標(biāo)。

　　拉普拉斯（Laplace，Pierre-Simon，marquisde），法國(guó)著名數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，拉普拉斯是天體力學(xué)的主要奠基人，是天體演化學(xué)的創(chuàng)立者之一，是分析概率論的創(chuàng)始人，是應(yīng)用數(shù)學(xué)的先軀。拉普拉斯用數(shù)學(xué)方法證明了行星的軌道大小只有周期性變化，這就是著名拉普拉斯的定理。他發(fā)表的天文學(xué)、數(shù)學(xué)和物理學(xué)的論文有270多篇，專(zhuān)著合計(jì)有4006多頁(yè)。其中最有代表性的專(zhuān)著有《天體力學(xué)》、《宇宙體系論》和《概率分析理論》。1796年，他發(fā)表《宇宙體系論》。因研究太陽(yáng)系穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題被譽(yù)為法國(guó)的牛頓和天體力學(xué)之父。拉普拉斯生于法國(guó)諾曼底的博蒙，父親是一個(gè)農(nóng)場(chǎng)主，他從青年時(shí)期就顯示出卓越的數(shù)學(xué)才能，18歲時(shí)離家赴巴黎，決定從事數(shù)學(xué)工作。于是帶著一封推薦信去找當(dāng)時(shí)法國(guó)著名學(xué)者達(dá)朗貝爾，但被后者拒絕接見(jiàn)。拉普拉斯就寄去一篇力學(xué)方面的論文給達(dá)朗貝爾。這篇論文出色至極，以至達(dá)朗貝爾忽然高興得要當(dāng)他的教父，并使拉普拉斯被推薦到軍事學(xué)校教書(shū)。此后，他同拉瓦錫在一起工作了一個(gè)時(shí)期，他們測(cè)定了許多物質(zhì)的比熱。1780年，他們兩人證明了將一種化合物分解為其組成元素所需的熱量就等于這些元素形成該化合物時(shí)所放出的熱量。這可以看作是熱化學(xué)的開(kāi)端，而且，它也是繼布拉克關(guān)于潛熱的研究工作之后向能量守恒定律邁進(jìn)的又一個(gè)里程碑，60年后這個(gè)定律終于瓜熟蒂落地誕生了。拉普拉斯的主要注意力集中在天體力學(xué)的研究上面，尤其是太陽(yáng)系天體攝動(dòng)，以及太陽(yáng)系的普遍穩(wěn)定性問(wèn)題。他把牛頓的萬(wàn)有引力定律應(yīng)用到整個(gè)太陽(yáng)系，1773年解決了一個(gè)當(dāng)時(shí)著名的難題：解釋木星軌道為什么在不斷地收縮，而同時(shí)土星的軌道又在不斷地膨脹。拉普拉斯用數(shù)學(xué)方法證明行星平均運(yùn)動(dòng)的不變性，并證明為偏心率和傾角的3次冪。這就是著名的拉普拉斯定理，從此開(kāi)始了太陽(yáng)系穩(wěn)定性問(wèn)題的研究。同年，他成為法國(guó)科學(xué)院副院士，1784～1785年，他求得天體對(duì)其外任一質(zhì)點(diǎn)的引力分量可以用一個(gè)勢(shì)函數(shù)來(lái)表示，這個(gè)勢(shì)函數(shù)滿足一個(gè)偏微分方程，即著名的拉普拉斯方程。1785年他被選為科學(xué)院院士。1786年證明行星軌道的偏心率和傾角總保持很小和恒定，能自動(dòng)調(diào)整，即攝動(dòng)效應(yīng)是守恒和周期性的，即不會(huì)積累也不會(huì)消解。1787年發(fā)現(xiàn)月球的加速度同地球軌道的偏心率有關(guān)，從理論上解決了太陽(yáng)系動(dòng)態(tài)中觀測(cè)到的最后一個(gè)反常問(wèn)題。1796年他的著作《宇宙體系論》問(wèn)世，書(shū)中提出了對(duì)后來(lái)有重大影響的關(guān)于行星起源的星云假說(shuō)。他長(zhǎng)期從事大行星運(yùn)動(dòng)理論和月球運(yùn)動(dòng)理論方面的研究，在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上取得大量重要成果，他的這些成果集中在1799～1825年出版的5卷16冊(cè)巨著《天體力學(xué)》之內(nèi)。在這部著作中第一次提出天體力學(xué)這一名詞，是經(jīng)典天體力學(xué)的代表作。這一時(shí)期中席卷法國(guó)的政治變動(dòng)，包括拿破侖的興起和衰落，沒(méi)有顯著地打斷他的工作，盡管他是個(gè)曾染指政治的人。他的威望以及他將數(shù)學(xué)應(yīng)用于軍事問(wèn)題的才能保護(hù)了他。他還顯示出一種并不值得佩服的在政治態(tài)度方面見(jiàn)風(fēng)使舵的能力。拉普拉斯在數(shù)學(xué)上也有許多貢獻(xiàn)。1812年發(fā)表了重要的《概率分析理論》一書(shū)。1799年他還擔(dān)任過(guò)法國(guó)經(jīng)度局局長(zhǎng)，并在拿破侖政府中任過(guò)6個(gè)星期的內(nèi)政部長(zhǎng)。拉普拉斯的著名杰作《天體力學(xué)》，集各家之大成，書(shū)中第一次提出了“天體力學(xué)”的學(xué)科名稱(chēng)，是經(jīng)典天體力學(xué)的代表著作。《宇宙系統(tǒng)論》是拉普拉斯另一部名垂千古的杰作。在這部書(shū)中，他獨(dú)立于康德，提出了第一個(gè)科學(xué)的太陽(yáng)系起源理論——星云說(shuō)。康德的星云說(shuō)是從哲學(xué)角度提出的，而拉普拉斯則從數(shù)學(xué)、力學(xué)角度充實(shí)了星云說(shuō)，因此，人們常常把他們兩人的星云說(shuō)稱(chēng)為“康德-拉普拉斯星云說(shuō)”。拉普拉斯在數(shù)學(xué)和物理學(xué)方面也有重要貢獻(xiàn)，以他的名字命名的拉普拉斯變換和拉普拉斯方程，在科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。