数学史 · 中文镜像

数学家传记

约翰·柯西·亚当斯John Couch Adams

出生
1819年6月5日 英格兰康沃尔郡朗塞斯顿附近利德科特
逝世
1892年1月21日 英格兰剑桥

约翰·柯西·亚当斯是一位天文学家和数学家,他是第一个预测天王星之外行星位置的人。

完整传记

约翰·柯西·亚当斯的父母是Tabitha Knill Grylls和Thomas Adams。这个家庭很贫穷,Thomas是佃农,而Tabitha也来自一个农耕家庭。Thomas和Tabitha在康沃尔郡Launceston附近务农,弗瑞兹·约翰,父母七个孩子中的长子,就出生在Lidcott农场。亚当斯以他母亲的舅舅约翰 亚当斯命名。这种情况特别合适,因为约翰 亚当斯为Tabitha提供了一些教育,她继承了他的图书馆,其中包括几本天文学书籍。正是这个图书馆,特别是其中的天文学书籍,激发了约翰成长过程中的兴趣。Hutchins写道[3]:-

亚当斯在一个虔诚的卫斯理宗家庭中长大,继承了他母亲良好的听力和对音乐的热爱。

约翰在Laneast附近的乡村学校上学,在那里学习希腊语和代数,直到十二岁时,他去了Devonport的一所私立学校,这所学校由他的表兄Revd 约翰 亚当斯 Grylls开办。他还曾在Saltash和Landulph的学校就读。在Devonport学校,他继续学习古典文学,展现出极大的数学才能,并因精确数值计算的卓越能力而闻名。正是在这一时期,他首次对天文学产生兴趣,1835年,在Landulph时,他观测到了爱德蒙·哈雷的彗星。他计算出1836年将在Lidcot可见一次太阳日环食,并前往那里进行观测。然而,他的数学技能是自学的,因为他在学校很少学到这方面的知识。他会去Devonport机械学院,在那里查阅有关数学和天文学的文章。

亚当斯在剑桥大学圣约翰学院接受教育,但这只有通过一些偶然的情况才成为可能。他的母亲在1836年收到了一小笔遗产,亚当斯在1837年做家教赚钱,然后他获得了圣约翰学院的奖学金。这些资金来源使他能够接受大学教育,但经济上很困难。他于1839年10月开始本科数学课程,四年后以Senior Wrangler(一等第一名)毕业,相当了不起的是,他每年都获得希腊语圣经考试的第一名。在1843年的数学荣誉学位考试中,据说他的分数是第二名的一倍,如果属实,这是一项令人难以置信的成就。同样在1843年,他成为第一位史密斯奖获得者,并成为圣约翰学院的会士。然而,他并没有把所有时间都花在研究上,因为他辅导本科生,以便赚钱寄回家帮助弟弟的教育。我们应该注意到,在他的三个兄弟中,Thomas Adams成为传教士,George Adams成为农民,而William Grylls 亚当斯成为伦敦国王学院的自然哲学和天文学教授,并当选为皇家学会会士。

1841年7月3日,还在读本科时,亚当斯记下他已决定研究:-

……天王星运动的不规则性……以查明它们是否可归因于其外侧一颗未被发现的行星的作用。

1845年9月,亚当斯向剑桥天文台台长James Challis提供了关于新行星位置的准确信息。Challis给格林尼治皇家天文学家乔治·比德尔·艾里写了一封介绍信给亚当斯。亚当斯在10月两次拜访格林尼治,试图见到乔治·比德尔·艾里,但他没有预约,因此未能成功。他确实留下了给出他预测位置的数据,乔治·比德尔·艾里收到了这些数据,并给亚当斯写了一封信,提出了他认为至关重要的问题。亚当斯觉得乔治·比德尔·艾里的问题微不足道,因此没有回复。剑桥天文台没有采取行动。拉尔夫·艾伦·桑普森写道[6]:-

亚当斯没有告诉任何人,Challis也没有,乔治·比德尔·艾里也没有。

詹姆斯·惠特布雷德·李·格莱舍在[9]中报告说,亚当斯说他期望乔治·比德尔·艾里会有:-

……在他的通信者中传播我的结果。

詹姆斯·惠特布雷德·李·格莱舍总结[9]:-

作为大学[Challis]的教授,他不应该允许一位年轻的Senior Wrangler,由于谦虚、缺乏自信或缺乏经验,对自己如此不公。

1845年11月,亚当斯当选为皇家天文学会会士,并非凭借他对那颗仍未被发现的新行星的预测,而是凭借他的论文Elements of the comet FayeChallis在文中报道说:-

……[亚当斯]表明,这颗彗星也许在其当前轨道上运行的时间并不长,而且,如同1770年那颗彗星的情形一样,我们应归功于木星的作用,才使它有了现在的这次出现。

于尔班·勒维耶的预测于1846年6月发表,而亚当斯的预测当时仍只有Challis乔治·比德尔·艾里知道。尽管这一已发表的预测与亚当斯的预测接近,他仍未就自己的优先权提出任何主张。奇怪的是,乔治·比德尔·艾里写信给于尔班·勒维耶,提出了他曾向亚当斯提出的同一个问题,但仍未提及亚当斯的预测(事实上,亚当斯的名字也未被提及)。正是于尔班·勒维耶的预测导致了1846年9月23日Galle在柏林天文台发现海王星。

Hutchins在[3]中写道:-

亚当斯在其大学里备受推崇,被视为自艾萨克·牛顿以来最具想象力的英国数学头脑和计算能力的人。他从未说过一句反对Challis乔治·比德尔·艾里的话,而这种缄默以及他温和的性格使他深受许多人喜爱。

Royal Astronomical Society在亚当斯和于尔班·勒维耶的问题上处境困难。在1846年11月14日的会议上,除了来自乔治·比德尔·艾里Challis的、解释他们关于亚当斯预测之行动的信件外,还宣读了一篇来自亚当斯的论文,题为Explanation of the observed irregularities in the motion of Uranus。桑普森在[6]中写道:-

没有一句抱怨、怨恨或遗憾的话。几乎没有一句涉及个人的话,只有一个宽宏大量的段落把全部荣誉让给了于尔班·勒维耶

亚当斯亲自出席了会议,据说他[6]:-

……表现得像个害羞的男孩。

他的论文于1847年1月发表。你可以在THIS LINK读到这篇论文。

然而在此之后,Royal Astronomical Society陷入了谁应获得其金质奖章这一无法解决的问题。他们的规定只允许颁发一枚奖章,因此经过多次争论,两人都未因发现海王星而获得金质奖章。不过,亚当斯因关于月球近地点和加速度的工作于1866年被授予金质奖章。

1852年,Adam在圣约翰学院的会士职位结束,因此他实际上失业了,尽管他继续进行研究。然而,1853年2月,他被选为剑桥大学彭布罗克学院的会士,并恢复了教学。除了其他职位外,他一直持有这个会士职位直到去世。亚当斯于1857年10月成为圣安德鲁斯大学的钦定数学教授。这个讲席的任期很短,因为1859年3月,他接替乔治·皮科克成为剑桥大学的洛恩德天文学与几何学教授,并担任该职位超过32年。他于1861年成为剑桥天文台台长,但为他的任命谈判了相当不寻常的条件。天文台资金不足,Challis曾努力为其争取支持。最终,在1858年12月,Challis与Anne Sheepshanks安排,让她为纪念她的兄弟而捐款。Challis乔治·加布里埃尔·斯托克斯联系亚当斯,请他接任台长职位,以替代希望离开该职位的Challis。亚当斯对理论工作感兴趣,而不是观测,因此他提出了条件,即他不必进行观测或处理数据。如果发现工作以任何方式干扰他的研究,他可以辞去该职位。所有这一切之所以可能,是因为Sheepshanks的捐款使得能够雇用一名高级助理来承担观测工作。

1862年10月,亚当斯遇到了来自都柏林的伊丽莎白·布鲁斯,她是乔治·加布里埃尔·斯托克斯妻子的朋友。12月,当亚当斯前往爱尔兰向马克里天文台台长安德鲁·格雷厄姆提供高级助理职位时,他们再次相遇。亚当斯向伊丽莎白求婚,他们于1863年5月2日结婚。

亚当斯对天文学还做出了许多其他贡献,尤其是他对狮子座流星雨的研究。他在1864年正确预测了流星雨将在1866年11月出现。计算轨道是一项极其困难的任务,因为必须考虑行星摄动的影响。1867年3月,他表明流星雨的轨道与坦普尔彗星的轨道非常相似。他能够正确地得出结论:流星雨与那颗彗星有关。纽沃尔在[6]中写道:-

就这样确立了彗星与流星之间的密切关系。

亚当斯在描述月球运动这一复杂问题上花费了大量精力,给出了一个比皮埃尔·西蒙·拉普拉斯的理论更为精确的理论。他在1851年当选为皇家天文学会主席时开始了这项工作,并于1853年向皇家学会提交了一篇论文,其中他指出皮埃尔·西蒙·拉普拉斯从他的方程中省略了一些不可忽略的项。他对皮埃尔·西蒙·拉普拉斯工作的修正将观测轨道与预测轨道之间的差异减少了一半。现在已知这一误差是由于月球对地球的潮汐拖曳导致地球自转减慢所致。公平地说,法国人看到亚当斯修正皮埃尔·西蒙·拉普拉斯并不高兴,尤其是因为几年前当他们看到他试图贬低于尔班·勒维耶的荣耀时,他们曾愤怒地作出反应。

亚当斯还研究了地磁,确定了地球上每一点的高斯磁常数,并绘制了等磁变线地图,这些地图在他去世后出版。他还给出了木星卫星位置的表格,花费大量时间编制艾萨克·牛顿论文的目录,并将莱昂哈德·欧拉常数计算到236位小数。他总共写了约50篇论文,其中十一篇是关于纯数学的,但正是他对完美的执着使他未能发表更多。詹姆斯·惠特布雷德·李·格莱舍写道[9]:-

四十五年来,他[强大的]头脑一直专注于主要与天文学相关的数学研究[但由于他]对完美的天生渴望[他发表得很少]。

然而,亚当斯最为人所铭记的是他作为海王星共同发现者的角色。我们现在回到这个话题,因为当研究亚当斯的性格时,他在这一发现中的角色与于尔班·勒维耶的角色之间的差异就更加清楚了。剑桥的一位本科同学几乎不记得亚当斯,并这样描述他:-

一个相当矮小的男人,走路很快,穿着一件褪色的深绿色外套。

亚当斯一向一丝不苟,以为学生构造数学问题而闻名,这些问题因其优美而受到所有人的赞赏(也许正在考试的学生除外!)。他是一个学识渊博的人,研究历史、文学、生物学和地质学。他对政治有着浓厚的兴趣,并且深受普法战争的影响,据[11]说:-

……他几乎无法工作或入睡。

他从不夸耀自己的成就,事实上他拒绝了1847年授予他的爵士爵位。不过,他确实接受了牛津、都柏林、爱丁堡和博洛尼亚授予的荣誉学位。他当选为皇家学会St Petersburg Academy科学院的成员。

发现海王星之后,亚当斯于1847年6月在牛津首次会见了于尔班·勒维耶。根据[9]的记载:-

他没有发出任何抱怨,也没有声称自己拥有优先权,于尔班·勒维耶是最热忱的仰慕者。

1868年,于尔班·勒维耶因其关于水星、金星、地球和火星的理论而被授予皇家天文学会的金质奖章。亚当斯作为该学会的主席,在1876年于尔班·勒维耶因其关于木星、土星、天王星和海王星的理论再次获得金质奖章时发表了颁奖致辞。然而,这一次,于尔班·勒维耶生病了,无法亲自出席。

亚当斯在科学之外的兴趣由Hutchins [3]描述如下:-

亚当斯婚姻幸福,极其虔诚,喜欢社交拜访、留客住宿、娱乐、音乐、跳舞、聚会、每天长时间散步、槌球、草地滚球和惠斯特。他对当时流行的催眠术和神秘学也有兴趣。他是一位藏书家,晚上不社交时就读书。至少从1860年到1889年,他参加The Family的每周聚会,这是一个大学用餐俱乐部。他大量参与学院和大学的事务。

1889年10月,亚当斯因胃出血而病重。他康复了,但疾病复发,这种循环重复了好几次,直到1891年6月。从这时起,显然不会再有康复。他在剑桥天文台去世。

上面的肖像是在他位于圣安德鲁斯时由先驱摄影师约翰 Adamson拍摄的。

参考文献

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