在欧洲,伟人的国籍一直备受争议。
意大利:他是我们意大利人,他出生在意大利,他的祖母和母亲都是我们意大利人,他的学术生涯也是从意大利开始的!
法国:但别忘了,他的父系来自法国,他最终定居在法国。此外,他最伟大的作品在法国出版。
德国:他在德国科学院工作了20年,很多成果都是在德国取得的。
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说起这个伟人是谁?学过高等数学的同学一定很熟悉,因为他的“拉格朗日均值定理”是期末考试的必考内容。
他与另外两位法国伟大数学家傅里叶、拉普拉斯并称为高等数学三巨头。他组建的“福拉拉”男团,是无数大学生考研的噩梦。
是的,他就是18世纪欧洲最伟大的数学家之一约瑟夫·拉格朗日。
拉格朗日不仅是数学分析的先驱,也是分析力学的创始人和天体力学的创始人。
由于他实在是太伟大了,就连傲慢的拿破仑也称赞他是“数学学科中一座高耸的金字塔”。
直到今天,数学上的许多成就都可以直接或间接地追溯到拉格朗日的工作。他将数学分析从几何和力学中分离出来,使数学的独立性更加清晰。从此,数学不再只是其他学科的工具。
就分析和相关学科而言,拉格朗日是数学史上最伟大的数学家之一。
然而,谈到拉格朗日的成就,就不得不提到拉格朗日家族的破产。
大破产
拉格朗日的曾祖父是一位法国骑兵上校。他的祖父和父亲也是高官,母亲则是富家千金。她的生活过得很安逸。
按照这个剧本,拉格朗日作为长子,将来肯定会继承家业,成为一名官员或者律师。
但他的父亲是一个非常“有想法”的人,后来转型为一名商人。
当时有人做出了中肯的评价:拉格朗日的父亲是一个无可救药的机会主义者。
通过投机和经商的屡次失败,他不仅证明了自己不擅长做生意,还毁掉了自己的家业。
没有了金钱和祖产的后顾之忧,这对拉格朗日来说是一件幸福的事情。
因为他不再需要按照父亲的意愿去学习自己不感兴趣的法律。
许多年后,著名的拉格朗日还回忆道:“如果我真的继承了巨额财产,那么我可能就没有数学的机会了。”
然而,拉格朗日虽然不再需要学习枯燥的法律,但小时候的他也对数学不感兴趣。这是他与其他伟大数学家非常不同的地方。
这是怎么回事?
对数学不感兴趣的数学家
拉格朗日
拉格朗日小时候最感兴趣的是古典文学。他对数学,或者准确地说,对几何不感兴趣。这似乎完全不符合一位伟大数学家的人生剧本。
拉格朗日在都灵度过了青少年时期。按照传统教学,他必然接触到阿基米德、欧几里得等古希腊数学家的经典著作。
但拉格朗日对欧几里得的《几何原理》确实毫无兴趣,甚至直言:几何好无聊!
他52岁写出一生中最重要的一本书《分析力学》后,在序言中幽默地写道:这本书里没有图片。
由此可见:对某个学科分支不感兴趣,并不影响你在其他学科分支上创造惊人的成就!
事实上,直到16岁,拉格朗日才专注于文学。直到他看到哈雷写的一篇关于牛顿微积分的文章《论分析方法的优越性》,他才发现了自己的真爱。 。
哈雷在这篇文章中称赞数学分析方法在光学问题中比几何更容易使用。
当时,拉格朗日对几何已经不感兴趣了,哈雷的讨论道出了他的心声。
至此,拉格朗日在数学王国中找到了令他深深着迷的“数学分析”土壤,并立志要成为牛顿那样的伟大数学家。
天才崛起,王者保护
找到目标后,拉格朗日用两年时间以惊人的速度自学了数学分析方法,并在18岁时发表了第一篇数学分析论文。
后来拉格朗日得知,他所证明的结果已经被莱布尼茨在半个世纪前证明过。
这对于我们普通人来说似乎并不重要。毕竟,英雄所见略同。
但对于生性谦虚、道德感强烈的拉格朗日来说,却陷入了极大的焦虑之中,甚至寝食难安。
他担心别人会怀疑他抄袭了前人的作品。更糟糕的是,他把手稿寄给了当时欧洲最伟大的数学家欧拉。
欧拉
欧拉会如何看待自己?第一次写论文就抄袭别人的小骗子?
此刻忧心忡忡的拉格兰并没有意识到,一段伟大的友谊正在向他走来。
着急是没有用的,必须从根本上解决问题!
于是拉格朗日重新燃起了斗志,选择了当时欧拉尚未解决的数学分析领域的“等周期问题”开始研究。
他是这么想的。这个问题还没有被欧拉解决,所以几十年前的伯努利或莱布尼茨也不会解决。
于是他就相关问题做了一些初步的结果并发送给欧拉。
欧拉收到拉格朗日的信后既惊讶又兴奋!
用他自己的话说,他面临的问题是“难以逾越的障碍”。一个刚刚进入这个行业的年轻人,就雄心勃勃地想要挑战这个行业。
欧拉用一封热情洋溢的信回复了拉格朗日,并提供了一些关于变分法的想法。
拉格朗日很高兴得到国王的认可。
回报欧拉最好的方式就是证明他没有犯错。
于是一年后,19岁的拉格朗日再次给欧拉写了一封信。在欧拉思想的指导下,他提出用纯分析方法来寻找变分极值。
利用拉格朗日提供的新方法,欧拉成功地解决了这个困扰他很长时间的问题。
但他坚决不发表自己的研究成果,因为这些成果是基于拉格朗日提供的方法。
“我不能剥夺你属于你的荣耀,”欧拉在信中对拉格朗日说道。
他不仅在私人信件中高度赞赏拉格朗日,而且在公开论文中毫不犹豫地赞扬拉格朗日。
当拉格朗日发表他的方法时,欧拉也效仿并发表了他自己的论文。
论文开头,欧拉谦虚地回顾了自己过去在这个问题上的绊脚石,称自己被这座“大山”挡住了很多年。感谢拉格朗日神奇的支点,帮助他克服了这个难题。一座“大山”。
这个评价并不是简单的赞扬。想想当时欧拉的身份。在当时的人们眼中,他不是凡人,而是神!
一个年轻人该是多么优秀啊,才能得到神如此高度的认可!
于是,拉格朗日一下子名声大噪,震惊了整个欧洲。年仅19岁,他就成为欧洲一流的数学家。
经过两年的相处,欧拉越来越喜欢这个来自意大利北部的天才,于是在拉格朗日20岁时推荐他为普鲁士科学院通讯院士。
当时意大利尚未统一,拉格朗日所在的撒丁王国是意大利西北部的一个小国。
要知道,自从伽利略之后,意大利就再也没有出现过数学或者自然科学的大师。
撒丁岛国王非常兴奋,他自己掏钱让拉格朗日访问各个国家,从地中海到英国。目的就是炫耀,赤裸裸的炫耀!
然而,面对全球性问题依然坚定的拉格朗日却被巴黎的法式盛宴击败。他肠胃不适,只能提前回家,从不出去溜达。
不过,在此期间,他也结识了拉瓦锡等许多法国著名学者并建立了友谊。
分析力学的诞生
1764年,法国科学院悬赏了那些要求解释月球利用重力进行“平衡运动”的论文。
什么是“平衡运动”?
我们都知道,月球的一侧始终面向地球,其自转与绕地球公转同步锁定。
但当我们站在地球上观察月球时,我们实际上看到的不是50%,而是59%。
因为月亮随着时间的推移而变化,它会轻微地“摆动”或“振荡”,通俗地说就是上下左右扭转它的身体。
因此,我们看到的月球不仅仅是月球的正面。
在传统力学中,牛顿利用公式和几何学,让整个复杂的世界在他睿智的目光下变得“有序”。
拉格朗日创建了另一个模型,用数学分析方法代替几何学,重新定义了牛顿的力学世界。
从我们日常接触的平凡世界到天体宇宙的宏观世界,拉格朗日分析方法都表现出了独特的优势。
他的相关研究也在本次征文比赛中获奖。
很快,他成功地运用微分方程理论和近似解解决了科学院提出的太阳、木星以及木星四颗卫星之间的摄动问题,并再次获得法国科学院大奖。
事实上,大约一半的拉格朗日研究工作与天体力学有关。
他运用自己创立的分析力学原理和公式建立了各种天体的运动方程。并发现了三体问题运动方程的五个特殊解,即“拉格朗日平移解”。
拉格朗日平移解
此外,他还研究了彗星和小行星的摄动问题,并提出了彗星起源假说。
可以说,拉格朗日利用数学分析开辟了从另一个维度观察宇宙的视角。
1766年,拉格朗日获得二等奖时,欧拉因故离开柏林,前往俄罗斯圣彼得堡。
这让普鲁士腓特烈大帝非常不高兴,于是他立即向拉格朗日发出了邀请,称欧洲最伟大的数学家应该在欧洲最伟大国王的宫殿里。
因此,拉格朗日受邀前往柏林,担任普鲁士科学院数学系主任长达20年,这也开启了他学术生涯的鼎盛时期。
在此期间,拉格朗日实现了他最大的愿望,那就是完成了《分析力学》一书。
事实上,早在19岁的时候,他就在思考用数学分析来取代牛顿建立的机械世界。
但这个目标虽然美好,但实现却是那么的困难!
他磨剑33年。直到52岁时,他才在总结历史上各种力学基本原理的基础上,发展了欧拉和达朗贝尔等人的研究成果,并介绍了自己的研究成果。终于写出这本书了。
本书是继牛顿之后的一部重要的经典力学著作。本书运用变分原理和分析方法,建立了完整、和谐的力学体系,使力学具有分析性。
正如拉格朗日在书的序言中也写到的那样:力学已经成为分析的一个分支。
1786年,腓特烈大帝去世。新国王对科学不感兴趣,并且讨厌外国科学家。
于是法国国王路易十六抓住了机会,赶紧邀请拉格朗日来巴黎。从此,拉格朗日定居巴黎直至去世。
拉格朗日在数学、力学和天文学三个学科领域做出了重大历史贡献,取得了许多成就。他留下的著作、论文、学术报告、学术交流共计500余部。
但他主要是一名数学家,研究力学和天文学以证明数学分析的力量。
除了伟大的学术成就外,拉格朗日高尚的人格也是后人津津乐道的话题。
高贵的绅士
拉格朗日第一次来到柏林时,他才三十岁出头。他正值盛年,名声大噪,正是男人最有魅力的时候。
但他始终没有忘记家乡的小表妹,很快就接了她,闪婚了。
在婚姻中,拉格朗日绝对是一位模范丈夫。当妻子生病时,他可以24小时守在妻子身边。
后来他的妻子因病去世,这对拉格朗日来说是一个沉重的打击。他一度非常郁闷,仿佛变了一个人。
直到九年后,好友天文学家莱蒙尼尔的女儿阿德莱德被拉格朗日的阳刚气质深深吸引,连续两次向拉格朗日表白,两人终于结婚了。为了连丽。
正是这位比他小40岁的妻子,成功地将拉格朗日从孤独和抑郁中拯救出来。
虽然他们没有孩子,但他们的婚姻很幸福。
事实上,拉格朗日本人并不是一个孤僻的人。
相反,他是欧洲学术界的社会人物,与很多学者的关系都非常好,因为他明白一个道理:傲慢和冷漠是知识交流的最大障碍。
在巴黎时,他与化学家拉瓦锡一拍即合。两人一拍即合,甚至合写了一本书《政治经济学》。
拉瓦锡
后来法国大革命爆发,雅各宾派对波旁王朝的包税组织展开审判,想要处决包括拉瓦锡在内的全部28名成员。
尽管拉格朗日等人竭尽全力挽救拉瓦锡,但仍然无法将拉瓦锡从断头台上拯救出来。
为此,拉格朗日悲伤地说:“砍掉拉瓦锡的头只需要一眨眼的时间,但法国100年内不可能再长出这样的头了。”
除了对妻子和朋友深切的爱之外,拉格朗日还深切地关心自己的后辈,并积极认可他们的才能和才干。
比如有一次,他在法国参议院对一个名叫柯西的男孩一见钟情。
柯西
他告诉可喜的父亲,这个孩子将来会成为一个伟大的人,会超越我们任何一个人。
不得不说,拉格朗日真是很会判断人。也请大家记住“克希”这个名字,因为以后的考试你将无法回避它。
拉格朗日想收柯西为弟子,但又觉得自己太年轻,不知所措,于是建议柯西父亲先让柯西学习文学,为以后写论文打基础。
当拉格朗日在巴黎综合理工学院任教授时,他收到了一封令他印象深刻的信,署名是勒布朗。
他不记得哪个学生叫这个名字了。经过调查,他发现这个神秘人并不是他的学生,而是一个名叫热尔曼的年轻女孩。
由于理工学院只招收男生,热尔曼只能向朋友借笔记来学习,并请朋友将自己的作业混在其中交给拉格朗日批改。
得知真相后,拉格朗日热心帮助她,热尔曼后来也成为了一名数学家。
1813年4月3日,鉴于拉格朗日过去的杰出贡献,法国皇帝拿破仑授予他帝国大十字勋章。然而,此时的拉格朗日却卧床不起。
4月11日,一代男神突然离世,长眠于巴黎万神殿。
虽然关于拉格朗日国籍的争论仍在无休无止地进行,法国占据上风,但似乎已经不重要了。
因为拉格朗日的智慧不仅照亮了法国大地,也照亮了整个世界。
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