Astronomy 版 (精华区)

发信人: reise (璀璨星河), 信区: Astronomy
标  题: 天体力学集大成者——拉普拉斯
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年04月25日07:23:52 星期五), 站内信件


　　拉普拉斯（公元1749～1827年）是法国著名数学家和天文学家。1749年3月23
日生于法国诺曼底的博蒙。他父亲是农场主。拉普拉斯早年在校学习时就显示出数
学才能。18岁赴巴黎拜见达朗贝尔，但由于时机不巧没能见面，回来后他把研究力
学的心得撰写成文章函呈达朗贝尔，达朗贝尔大为赏识，遂推荐他为巴黎陆军学校
的数学教授。以后拉普拉斯虽历任官职，但对天体力学的研究仍锲而不舍。他的著
名杰作《天体力学》（共五卷，16册）自1799至1825年陆续地印行，死后又印行补
编一卷。该书集各家之大成，为18世纪牛顿学派的总汇；书中第一次提出“天体力
学”的学科名称，是经典天体力学的代表作，因此博得了“法国的牛顿”的美称。
他的另一部名垂千古的杰作是1964出版的《宇宙体系论》。该书当中不用代数式，
也没有几何图形。语言通俗，说理简明，言下见象，深受欢迎，因此他被法国科学
院列为四十名不朽人物的行列之中。1785年被选为法国科学院院士，1816年成为法
兰西学院的院士，第二年升任院长。拿破仑执政时期，曾任内政部长，六个星期之
后因不称职而被罢免。路易十六复辟之后，拉普拉斯又为复辟王朝服务，被封为子
爵。1827年3月5日死于巴黎。

　　自从欧拉引进高等数学之后，牛顿力学由克勒罗，达朗贝尔所继承，而拉格朗
日则以分析力学来统一太阳系各天体的运动。拉普拉斯更把牛顿力学发展到高峰。


　　宇宙中，行星因为其他行星的摄动从而使得公转轨道有微小的变化，卫星更因
为其他卫星以及太阳和行星的摄动，使得公转轨道有微小变化。欧拉根据数学推算
、认为这种变化有两种：一为短周期变化，即在短时间内这种轨道的变化就出现循
环，一为长期变化，即必须经过长时期以后才开始产生微小变化。拉格朗日感到这
后一种变化更为重要，要确定太阳系内各天体的位置，就必须详细考察这种变化。
拉普拉斯经过周密计算推出：月行加速每百年约增10秒；即一个月的长度每3000年
缩短1秒，黄赤大距每百年约小48秒，土星近日点的退行、每百年约45秒；土星和
木星的摄动约900年循环一周。这样，拉普拉斯就一举解决了月球的长期加速运动
和大行星摄动这两大难题，摘除了多年来隐患于万有引力定律当中的“毒瘤”，从
而使牛顿力学达到完美的程度。

　　拉普拉斯的另一项卓越贡献，是他独立地提出了太阳系的星云起源理论。他在
《宇宙体系论》一书当中详细地阐明了他的看法。18世纪已经具备了产生太阳系演
化理论的条件。首先，由于日心说的确立，对于太阳系的结构有了正确的概念。其
次，当时已经知道太阳系有7颗大行星、14颗卫星，它们的公转、自转方向基本上
都是自西向东，轨道基本在一个平面上，近于圆形，这就是说人们对于行星和卫星
运动的共同规律性，已经有了比较全面的认识。第三，牛顿的力学得到了充分发展
，为研究天体的运动提供了理论根据。第四，18世纪的天文学家已经观测到了云雾
状天体——星云。这样，第一个科学的太阳系起源理论——星云说就诞生了。

　　其实最早提出这一理论的是德国大哲学家康德（公元1724～1804年）。1755年
他在《自然通史和天体论》一书中指出，太阳系是由一团星云演变而来的。这团星
云是由大小不等的固体微粒组成的，“天体在吸引力最强的地方开始形成”，引力
使微粒相互接近，大微粒吸引小微粒形成较大的团块，团块越来越大，引力最强的
中心部分吸引的物质最多，首先形成太阳。外面微粒的运动在太阳吸引下向中心体
下落时与其他微粒碰撞而改变方向，成为绕太阳的圆周运动，这些绕太阳运转的微
粒逐渐形成几个引力中心，最后凝聚成绕太阳运转的行星。卫星形成的过程与行星
相似。

　　康德的星云说发表后没有引起人们的注意，直到拉普拉斯的星云说发表以后，
人们才想起了康德的星云说。拉普拉斯认为，形成太阳系的云是一团巨大的、炽热
的、转动着的气体，大致呈现球状。由于冷却，星云逐渐收缩，从而使转动速度加
快了，在中心引力和离心力的共同作用下，星云逐渐变为扁平的盘状。在星云收缩
过程当中，每当引力和离心力相等时，就有一部分物质留下来形成一个绕中心旋转
的环，以后又不断地形成好几个环。最后，星云的中心部分形成了太阳，各个环便
形成了不同的行星。比较大的行星在凝聚过程中又分出了一些气体物质环，形成了
卫星系统。

　　康德与拉普拉斯的星云说大同小异，只是后者更注意从数学上、力学上加以论
证，所以后人常常把他们二人的星云说称为康德一拉普拉斯星云说。康德一拉普拉
斯星云说尽管只是初步勾画了太阳系起源的轮廓（其中有些内容并不合理），但它
的历史功绩却十分重大。星云说产生于形而上学自然观占统治地位的18世纪，当时
把天体的运动归于上帝的“第一次推动”，这对于探索天体运动的规律是个莫大的
障碍。康德一拉普拉斯的星云说摧毁了上帝的“第一次推动”说，这对于唯心主义
、形而上学的观点无疑是个重大打击。所以恩格斯高度评价星云说的作用，认为它
是“从哥白尼以来天文学取得的最大进步”，在18世纪的自然观上“打开了第一个
缺口”。

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