Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (璀璨星河), 信区: Astronomy
标  题: 天体力学的胜利发展
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年04月25日07:23:42 星期五), 站内信件


　　在18世纪的实测天文方面，英国格林威治天文台居于世界领先地位。而牛顿创
立的天体力学却在欧洲大陆上得到了继承和发展。那时欧洲的数学人才倍出，由于
航海事业的发展，需要更精确的月球与大行星的位置表，数学家们致力于天体运动
的研究，从而创立了分析力学，这是天体力学的数学基础，主要奠基人有欧拉、克
勒罗、达朗贝尔和拉格朗日等人。

　　欧拉（公元1707～1783年）是著名的大数学家，出生于瑞士的白斯来城，与丹
尼尔·贝努利是挚友。1726年至1741年经丹尼尔·贝努利介绍，到俄国彼得堡科学
院工作，1741～1766年受普鲁士王的招聘，移居柏林科学院，以后又回到彼得堡科
学院。欧拉一生的著作不下800余篇，堪称近代解析数学的创始人。

　　欧拉对天文学也有高深的研究。他第一个完整地创立了月球运动的理论。人们
很早就知道月球的运动非常复杂，它不仅受地球引力的支配，而且受太阳引力的影
响，因此它不完全符合开普勒定律。创立月球运动理论的困难正在于此。欧拉一改
前人在天文学研究中只运用几何学的倾向，把高等数学这个崭新的工具运用进去，
从而研究出一种理论，这种理论不仅可以解决在海面上观测月球位置来确定经度的
实际任务，而且在研究摄动的方法上也有了重大进步。1766年欧拉发表《月球运行
表》。1752年又发表《月球运行理论》一书，1772年修订再版，书末还附有更精密
的《月球运行表》。

　　克勒罗（公元1713～1765年）是法国大数学家，出身于巴黎望族，自幼聪慧，
10岁就通晓解析几何和微积分，13岁之前就发表数学论文，18岁已经著书立说了。
由于他精通几何学而被选入巴黎科学院。曾随莫佩屠斯到拉普兰测量地球形状，
1743年发表他的经典著作。《地球外形的理论》书中总结了这次考察的成果，阐明
地球的自转和地球各部分组成间的引力对地形形状产生的影响，并推出了各纬度的
地心引力公式，从而弥补了牛顿理论的不足。克勒罗的又一贡献是精确地计算出了
1758年哈雷彗星归来的日期。在哈雷的时代，数学、力学等学科还不够完善，尽管
他已经估计到了木星的摄动会推迟这颗彗星的回归，但他还没有办法算出这种摄动
影响的大小。而克勒罗时代，力学有了长足的进展，使他有可能解决这个问题。经
过精心计算，他指出，土星的摄动将使哈雷彗星过近日点的时间推迟100天，木星
的摄动则使它推迟518天。这样哈雷彗星过近日点的日期将延迟到1759年4月13日。
但可能有先后一个月的误差。1759年3月14日哈雷彗星到达近日点，比预言恰好提
早一个月。

　　达朗贝尔（公元1717～1783年）也是法国数学家，又是一名物理学家。他出生
后在襁褓之中就被遗弃在巴黎教堂，幸好得人收养，并受到相当好的教育。21岁撰
写数学论文，为数学界人士所称道。23岁被选入巴黎科学院。1743年出版《力学通
论》一书，名声大震。达朗贝尔在天文学上的主要成就是对岁差、章动和三体问题
的研究，1749年发表了《光行差》和《岁差解》。在天体力学上，一他与克勒罗常
常相互批判，他的关于月球运行理论的论文，就是和克勒罗的论文同时向巴黎科学
院提交的。1754年出版《天体系统研究》一书共三卷，第一卷是月球运行理论，其
余两卷是行星运行理论。

　　集上述三位学者之大成，把天体力学发展到登峰造极程度的是拉格朗日和拉普
拉斯。拉格朗日（公元1736～1813年）是意大利数学家，自幼就表现出数学天才，
在初任都灵学校教授时，他的学生都比他年长。1764年，他经达朗贝尔的推荐，赴
德国任柏林科学院的数学部主任。1787年被法国路易十四召到巴黎，在巴黎科学院
工作，1790年任度量衡改制会主席，创立“米制”。1813年死于巴黎。

　　拉格朗日在天文学上的最大成就，是创立了大行星运动的理论。他的学术见解
都表述在他的巨著《解析力学》一书中，书中系统地叙述了他对太阳系稳定问题的
计算，他探讨这个问题的主要目的是，证明由观测所得的行星（尤其是土星和木星
）运动的各种误差，确实是由行星之间相互摄动所引起的长周期振动造成的，这些
摄动绝不会使太阳系不稳定而终于瓦解，它们完全表现周期性的变化，所以在长时
期内，太阳系是绝对稳定的，这就打消了18世纪初期人们对太阳系瓦解的担心。此
外，他在书中还详细推导了月球的长期加速运动并创立了公式。

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