Доклад по истории механики. Христиан Гюйгенс ван Зюйлихем
 Скачать 23.82 Kb.
|
|
Христиан Гюйгенс ван Зюйлихем — нидерландский механик, физик, математик, астроном и изобретатель, один из основоположников теоретической механики и теории вероятностей. Родился 14 апреля 1629 года в Гааге в знатной и богатой семье. Его дед и отец были секретарями принцев Оранского дома. Христиан до 16 лет воспитывался дома и получил прекрасное образование. Он знал несколько языков, логику, математику, механику и географию. Позже Гюйгенс изучал право и математику в Лейденском университете, затем решил посвятить себя науке. Был первым президентом и руководил Парижской Академией наук 15 лет. В 1681 году вернулся в Голландию, где продолжил свои научные исследования. Умер в 1695 году. Научная деятельность Лагранж писал, что Гюйгенсу «было суждено усовершенствовать и развить важнейшие открытия Галилея». Математика Научную деятельность Христиан Гюйгенс начал в 1651 году сочинением о квадратуре гиперболы, эллипса и круга. В 1654 году он разработал общую теорию эволют и эвольвент, исследовал циклоиду и цепную линию, продвинул теорию непрерывных дробей. В 1657 году Гюйгенс написал приложение «О расчётах в азартной игре» к книге его учителя ван Схоотена «Математические этюды». Это было первое изложение начал зарождающейся тогда теории вероятностей. Гюйгенс, наряду с Ферма и Паскалем, заложил её основы, ввёл фундаментальное понятие математического ожидания. Механика В 1657 году Гюйгенс получил голландский патент на конструкцию маятниковых часов. Часы Гюйгенса реально работали и обеспечивали превосходную для того времени точность хода. Центральным элементом конструкции был придуманный Гюйгенсом якорь, который периодически подталкивал маятник и поддерживал незатухающие колебания. Сконструированные Гюйгенсом точные и недорогие часы с маятником быстро получили широчайшее распространение по всему миру. В 1673 году под названием «Маятниковые часы» вышел чрезвычайно содержательный трактат Гюйгенса по кинематике ускоренного движения. Примечательно, что эта книга была настольной у Ньютона, который завершил начатое Галилеем и продолженное Гюйгенсом построение фундамента механики. Астрономия Гюйгенс самостоятельно усовершенствовал телескоп; в 1655 году он открыл спутник Сатурна Титан и описал кольца Сатурна. Немного позднее он описал всю систему Сатурна в изданном им сочинении. В 1672 году он обнаружил ледяную шапку на Южном полюсе Марса. Он открыл также туманность Ориона и другие туманности, наблюдал двойные звёзды, оценил (довольно точно) период вращения Марса вокруг оси. Последняя книга «Космотеорос» — философско-астрономическое размышление о Вселенной. Полагал, что другие планеты также населены людьми. Книга Гюйгенса получила широчайшее распространение в Европе, где была переведена на различные языки. В этом труде Гюйгенс сделал первую (наряду с Джеймсом Грегори) попытку определить расстояние до звёзд. Оптика и теория волн Гюйгенс участвовал в современных ему спорах о природе света. В 1678 году он выпустил «Трактат о свете» — набросок волновой теории света. Другое замечательное сочинение он издал в 1690 году; там он изложил качественную теорию отражения, преломления и двойного лучепреломления в исландском шпате (крупнокристаллическая разновидность кальцита-карбонат кальция). Сформулировал «принцип Гюйгенса», позволяющий исследовать движение волнового фронта, впоследствии развитый Френелем и сыгравший важную роль в волновой теории света. Открыл поляризацию света (1678). К изобретениям учёного относятся «окуляр Гюйгенса», состоящий из двух плосковыпуклых линз, и диаскопический проектор . К другим достижениям можно отнести теоретическое обоснование Гюйгенсом сплюснутости Земли у полюсов, а также объяснил влияния центробежной силы на направление силы тяжести и на длину секундного маятника на разных широтах. Он дал решение вопроса о соударении упругих тел, одновременно с Валлисом и Реном (опубликовано посмертно) и одно из решений вопроса о виде тяжелой однородной цепи, находящейся в равновесии (цепная линия). Ему принадлежит изобретение часовой спирали, заменяющей маятник, крайне важное для навигации; первые часы со спиралью были сконструированы в 1674 году. в 1675 году запатентовал карманные часы. Лейбниц, Готфрид Вильгельм (1.7.1646, Лейпциг, – 14.11.1716, Ганновер), немецкий философ-идеалист, математик, физик и изобретатель, юрист, историк, языковед. Изучал юриспруденцию и философию в Лейпцигском и Йенском университетах. В 1672 отправился с дипломатической миссией в Париж, но спустя 4 года возвратился в Германию, состоя в последующие 40 лет на службе у ганноверских герцогов. В 1700 стал первым президентом созданного по его инициативе Берлинского научного общества. В 1711, 1712 и 1716 встречался с Петром I, разработал ряд проектов по развитию образования и государственного управления в России. Вёл обширную переписку почти со всеми крупнейшими учёными, а также политическими деятелями. В физике Лейбниц развивал учение об относительности пространства, времени и движения. Он установил в качестве количественной меры движения «живую силу» (кинетическую энергию) – произведение массы тела на квадрат скорости, в противоположность Декарту, который считал мерой движения произведение массы на скорость – «мёртвую силу», как назвал её Лейбниц. Использовав отчасти результаты Гюйгенса, Лейбниц открыл закон сохранения «живых сил», явившийся первой формулировкой закона сохранения энергии, а также высказал идею о превращении одних видов энергии в другие. Лейбниц сформулировал один из важнейших вариационных принципов физики – «принцип наименьшего действия» (позднее – принцип Мопертюи). Ему принадлежит также ряд открытий в специальных разделах физики: в теории упругости, теории колебаний, в частности открытие формулы для расчёта прочности балок и т.д. В математике важнейшей заслугой Лейбница является разработка (наряду с Ньютоном и независимо от него) дифференциального и интегрального исчисления. Первые результаты были получены Лейбницем в 1675 под влиянием Гюйгенса и на основе работ Паскаля, Декарта, Валлиса и Меркатора. Систематический очерк дифференциального исчисления был впервые опубликован в 1684, интегрального – в 1686. Здесь давались определения дифференциала и интеграла, были введены знаки для дифференциала и интеграла, приводились правила дифференцирования, правила отыскания и различения экстремальных точек кривых и отыскание точек перегиба, устанавливался взаимно-обратный характер дифференцирования и интегрирования. Применяя своё исчисление к ряду задач механики (о циклоиде, цепной линии, брахистохроне и др.), Лейбниц наряду с Гюйгенсом и братьями Бернулли вплотную подходит к созданию вариационного исчисления (1686–96). В дальнейших работах Лейбниц указал (1695) формулу для многократного дифференцирования произведения (формула Лейбница) и правила дифференцирования ряда важнейших трансцендентных функций, положил начало (1702–03) интегрированию рациональных дробей. Лейбниц широко пользовался разложением функций в бесконечные степенные ряды, установил признак сходимости знакочередующегося ряда, дал решение в квадратурах некоторых типов обыкновенных дифференциальных уравнений. Лейбниц ввёл термины «дифференциал», «дифференциальное исчисление», «дифференциальное уравнение», «функция», «переменная», «постоянная», «координаты», «абсцисса», «алгебраические и трансцендентные кривые», «алгоритм» (в смысле, близком к современному) и др. Хотя предпринятые Лейбницем попытки логического обоснования дифференциального исчисления нельзя признать успешными, его ясное понимание существа новых аналитических методов и всесторонняя разработка аппарата исчисления способствовали тому, что именно его вариант исчисления во многом определил дальнейшее развитие математического анализа. Кроме анализа, Лейбниц сделал ряд важных открытий в других областях математики: в комбинаторике, алгебре (начала теории определителей), в геометрии, где он заложил основы теории соприкосновения кривых (1686), разрабатывал одновременно с Гюйгенсом теорию огибающих семейства кривых (1692–94), выдвинул идею геометрических исчислений. В логике Лейбниц развил учение об анализе и синтезе, впервые сформулировал закон достаточного основания, ему принадлежит также принятая в современной логике формулировка закона тождества. В его работе «Об искусстве комбинаторики», написанной в 1666, предвосхищены некоторые моменты современной математической логики; Лейбниц выдвинул идею применения в логике математической символики и построений логических исчислений, поставил задачу логического обоснования математики, предложил использовать бинарную систему счисления для целей вычислительной математики. Лейбниц впервые высказал мысль о возможности машинного моделирования человеческих функций; ввёл термин «модель». В работе «Протогея» (1693) Лейбниц высказал мысль об эволюции Земли и обобщил собранный им материал в области палеонтологии. В биологию Лейбниц ввёл идею целостности органических систем, принцип несводимости органического к механическому; эволюцию он понимал как непрерывное развёртывание преформированных зародышей. В психологии ученый выдвинул понятие бессознательно «малых перцепций» и развил учение о бессознательной психической жизни. В философии Лейбниц явился завершителем философии XVII в., предшественником немецкой классической философии. Его философская система сложилась к 1685 как итог двадцатилетней эволюции, в процессе которой Лейбниц критически переработал основные идеи многих учёных (Демокрита, Платона, Августина и т.д.). В языкознании Лейбниц создал теорию исторического происхождения языков, дал их генеалогическую классификацию, развил учение о происхождении названий. Лейбниц явился одним из создателей немецкого философского и научного лексикона. Пьер Вариньон (Кан, 1654 — 23 декабря, 1722, Париж) — французский математик и механик, член Парижской Академии наук, профессор математики. Обучался в иезуитском коллеже и университете в Кане. Основной вклад Вариньон совершил в статику и механику; кроме того, труды Вариньона посвящены анализу бесконечно малых, геометрии, гидромеханике. За исключением Лопиталя, Вариньон был самым первым пропагандистом дифференциального исчисления во Франции. В 1687 году в своей работе «Проект новой механики…» Вариньон дал точную формулировку закона параллелограмма сил, развил понятие момента сил и вывел теорему, получившую имя Вариньона. В работе «Новая механика или статика, проект которой был дан в 1687» (1725) Вариньон дал систематическое изложение учения о сложении и разложении сил, о моментах сил и о правилах оперирования ими. |