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数学家传记

皮埃尔·伐里农Pierre Varignon

出生
1654年 法国卡昂
逝世
1722年12月23日 法国巴黎

皮埃尔·伐里农是一位法国数学家,研究图解静力学和力学。

完整传记

皮埃尔·伐里农出生于一个天主教家庭,职业是承包石匠。除了他的父亲从事这种体力工作外,他的兄弟也成为了一名石匠。家庭贫穷,无法为伐里农提供经济支持。他自己评论说,他从家庭得到的唯一东西就是技术知识。虽然这似乎是伐里农说的,暗示他受到了相当不公平的对待,但实际上他获得的技术知识在他后来的生活中确实非常宝贵。他在卡昂的耶稣会学院接受神学和哲学教育,在那里他接受了神职培训。1676年12月19日,他接受了圣职,后来被接纳为神父。然后,作为今天会被描述为成熟学生的人,他在卡昂大学学习,并于1682年9月获得硕士学位。次年3月,他成为卡昂圣旺堂区的神父。

在卡昂,他与同学查尔斯·卡斯特尔,圣伐里农修道院院长成为朋友,后者安排伐里农获得300里弗尔的收入。两人合住,看来此时伐里农继续在卡昂大学学习。至此,他走了一条相当标准的通往神职的道路,但他的生活改变了方向,当他完全偶然地遇到欧几里得Elements并开始阅读这部经典文本时。通过阅读欧几里得被引入数学后,他接着阅读了勒内·笛卡儿Géométrie,此后致力于数学科学。当然,作为一名耶稣会士,他属于一个重视学术和教学的修会,因此伐里农能够将余生奉献给教学。1686年,他与朋友查尔斯·卡斯特尔,圣伐里农修道院院长一起,伐里农前往巴黎,并立即与那里的数学家和科学家取得了联系。

1687年,伐里农发表了Projet d'une nouvelle mécanique,该著作利用哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的微分微积分研究力学中的力的合成。他将此著作献给科学院,显然它受到高度评价,因为同年他就被选入科学院。同样在1688年,他成为马扎林学院数学教授,担任一个新设立的讲席,在那里他开始以当时当前研究水平教授数学。1704年,除了马扎林学院的讲席外,他还成为皇家学院数学教授。他在马扎林学院的讲座出版为Élémens de mathématiques ... (数学要义...)(1731年),我们将在本文末尾讨论其内容。

伐里农的主要贡献在于图解静力学和力学。从他最早的出版物如1687年的Projet d'une nouvelle mécanique (新力学方案)中,可以清楚地看出他理解哥特弗里德·威廉·莱布尼茨微积分的价值。这令人惊讶地紧随哥特弗里德·威廉·莱布尼茨关于新微分微积分的两篇文章于1684年10月和1686年6月在Acta Eruditorum上发表之后。尽管伐里农没有做出重大数学贡献,他通过将哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的微积分适应于艾萨克·牛顿Principia的惯性力学,发展了分析动力学,是最早认识到微积分的力量和重要性的法国学者之一。虽然像克里斯蒂安·惠更斯这样的人作为数学家钦佩艾萨克·牛顿,但他们不接受基于超距作用的物理理论。伐里农抛开这些哲学顾虑,开始将Principia的大部分内容重新加工成哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的微分和积分微积分方法。

1644年,埃万杰利斯塔·托里拆利De motu aquarum中发表了(《论水的运动》),其中提出了现在被称为埃万杰利斯塔·托里拆利定律的内容。该定律指出,在重力作用下从水箱开口流出的液体的速度与液面和开口中心之间的垂直距离的平方根成正比,并与重力加速度的两倍的平方根成正比。已经发现了支持该定律的实验证据,但在1695年,伐里农试图推导它。F Sebastiani在评论[6]时写道:-

[伐里农]假设,在一个小时间间隔内,人们可以既忽略自由表面水平的变化,又认为整个液体的运动本质上是均匀的[永久的]。伐里农的证明基于这样的思想:每一时刻逸出的少量液体从其运动中获得全部运动,来自“底面积等于开口的液柱重量”所施加的压力。这个极其有趣的证明尽管如此,在关于力和运动量的使用的无穷小操作中仍然非常不确定。对于伐里农来说,从“原因总是与其结果成正比”的公理、力学原理和运动的一般定律共同推导出埃万杰利斯塔·托里拆利定律,就是“仅凭理性”证明了它。因此,他隐含地将欧几里得几何被认为拥有的同样的证明完美性归因于力学。

在他的其他工作中,有一篇1699年关于微分计算在流体流动和水钟中的应用的出版物。1702年,他将微积分应用于弹簧驱动的时钟。伐里农在1707年至1711年间向科学院提交的十一篇长篇论文中研究了抛射体在阻力介质中的运动问题。他对约翰·沃利斯克里斯蒂安·惠更斯哥特弗里德·威廉·莱布尼茨艾萨克·牛顿已经研究过的特殊情况给出了新的统一处理。这项工作再次使用哥特弗里德·威廉·莱布尼茨的微积分方法进行。关于他关于这个主题的论文的更多细节,见[4]。1724年,伐里农的Nouvelle mécanique(《新力学》)出版,它给出了直到75年后路易·普安索的工作之前几何静力学的最佳方法。伐里农的工作对莱昂哈德·欧拉在其粒子动力学研究中产生了重大影响。

伐里农在捍卫微积分免受攻击方面发挥了重要作用。例如,1700年,米歇尔·罗尔反对微积分,理由既包括它没有坚实的基础,又包括它导致错误。伐里农在科学院面前论证,米歇尔·罗尔暗示微积分导致错误的论点是错误的。这两位数学家进行了长达五年的激烈交流,直到科学院裁定辩论结束。

1731年,即伐里农去世九年后,他用于学校数学教学的笔记出版为Élémens de mathématiques ...(《数学基础...》)。它[16]:-

……分为两部分,第一部分讲解算术与初等代数的概念,篇幅较大的第二部分涵盖欧几里得几何的若干主题。

书中包含今天所称的伐里农平行四边形定理:将四边形的各边中点依次连接所得到的图形是平行四边形。他给出了这一定理的完全严格的证明,是第一个这样做的人。

伐里农于1688年当选法国科学院,1713年当选柏林科学院,1718年当选伦敦皇家学会

参考文献

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