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丹尼爾·伯努利
來源:互聯網

丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli,1700年2月8日—1782年3月17日),出生于荷蘭格羅寧根,瑞士物理學家、數學家、醫學家,是數學家約翰·白努利(Johann Bernoulli)的次子。

丹尼爾·伯努利16歲時在巴塞爾大學攻讀哲學與邏輯,后獲得哲學碩士學位,17~20歲又學習醫學,于1721年獲醫學碩士學位,成為外科名醫并擔任過解剖學教授,在父兄影響下轉到數理科學。1724年,他在威尼斯共和國發表了他的《數學練習》(Exercitationes mathematicae),引起廣泛關注并被邀請到圣彼得堡科學院工作。1726年,丹尼爾·伯努利通過大量的實驗,發現了“邊界層表面效應”:流體速度加快時,物體與流體接觸的界面上的壓力會減小,反之壓力會增加。為紀念他的貢獻,這一發現被稱為“伯努利效應”。1733年,丹尼爾·伯努利回到了巴塞爾市,先任解剖學教授,后任動力學教授。1738年,丹尼爾·伯努出版了著作《流體動力學》。1741年—1743年,丹尼爾·伯努利研究了關于彈性弦的橫向振動問題,發表了論文《彈性振動的疊加》。1725年—1757年,他曾因天文學地球引力潮汐、磁學、洋流、船體航行的穩定和振動理論等成果,獲得了巴黎科學院10次以上的獎勵。1782年3月17日,丹尼爾·伯努利在瑞士巴塞爾逝世,終年82歲。

1734年,丹尼爾·伯努利與父親約翰以“行星軌道與太陽赤道不同交角的原因”的論文獲得了巴黎科學院的雙倍獎金。1747年,他當選柏林科學院成員。1748年,他成為巴黎科學院成員。1750年,他被選為倫敦皇家自然知識促進學會會員,還是波倫亞(意大利)、伯爾尼瑞士)、都靈(意大利)、蘇黎世(瑞士)和慕尼黑德國)等科學院或科學協會的會員。

生平簡介

雅各布·伯努利,著名的伯努利家族中最杰出的一位。他是數學家J.伯努利的次子,和他的父輩一樣,違背家長要他經商的愿望,堅持學醫,他曾在海得爾貝格、斯脫思堡和巴塞爾市等大學學習哲學、論理學、醫學。1721年,伯努利取得醫學碩士學位。1724年,丹尼爾·伯努利在威尼斯發表了他的《數學練習》。1725年,努利在25歲時應聘為圣彼得堡科學院的數學院士。8年后回到瑞士的巴塞爾,先任解剖學教授,后任動力學教,1750年,伯努利成為物理學教授。

一共讀過三個大學,分別是尼賽爾大學、斯特拉斯堡大學海德堡大學

雅各布·伯努利1725~伯努利1749年間,伯努利曾十次榮獲法國科學院的年度獎。伯努利782年3月伯努利7日,伯努利在巴塞爾市逝世,終年82歲。

科學成就

伯努利的貢獻涉及到醫學、力學、數學等各個方面。

伯努利.在物理學上的貢獻共有:

1. (1)伯努利938年出版了《流體動力學》一書,共伯努利3章。這是他最重要的著作。書中用能量守恒定律解決流體的流動問題,寫出了流體動力學的基本方程,后人稱之為“伯努利方程”,提出了“流速增加、壓強降低”的伯努利原理

(2)他還提出把氣壓看成氣體分子對容器壁表面撞擊而生的效應,建立了分子運動理論和熱學的基本概念,并指出了壓強和分子運動隨溫度增高而加強的事實。

(3)從雅各布·伯努利728年起,他和歐拉還共同研究柔韌而有彈性的鏈和梁的力學問題,包括這些物體的平衡曲線,還研究了弦和空氣柱的振動。 (4)他曾因天文測量、地球引力潮汐、磁學、洋流、船體航行的穩定、土星木星的不規則運動和振動理論等成果而獲獎。

2.在數學方面,有關微積分、微分方程和概率論等,他也做了大量而重要的工作。

個人經歷

(一)

在科學史上,父子科學家、兄弟科學家并不鮮見,然而,在一個家族跨世紀的幾代人中,眾多父子兄弟都是科學家的較為罕見,其中,瑞士伯努利家族最為突出。

伯努利家族3代人中產生了8位科學家,出類拔萃的至少有3位;而在他們一代又一代的眾多子孫中,至少有一半相繼成為杰出人物。伯努利家族的后裔有不少于120位被人們系統地追溯過,他們在數學、科學、技術、工程乃至法律、管理、文學、藝術等方面享有名望,有的甚至聲名顯赫。最不可思議的是這個家族中有兩代人,他們中的大多數數學家,并非有意選擇數學為職業,然而卻忘情地沉溺于數學之中,有人調侃他們就像酒鬼碰到了烈酒

老尼古拉·伯努利(Nicolaus Bernoulli,公元1623~1708年)生于巴塞爾,受過良好教育,曾在當地政府和司法部門任高級職務。他有3個有成就的兒子。其中長子雅各布(Jocob,公元1654~1705年)和第三個兒子約翰(Johann,公元1667~1748年)成為著名的數學家,第二個兒子小尼古拉(Nicolaus I,公元1662~1716年)在成為圣彼得堡科學院數學界的一員之前,是伯爾尼的第一個法律學教授。

1654年12月27日,雅各布·伯努利生于巴塞爾市,畢業于巴塞爾大學,1671年17歲時獲藝術碩士學位。這里的藝術指“自由藝術”,包括算術、幾何學天文學、數理音樂和文法、修辭、雄辯術共7大門類。遵照父親的愿望,他于1676年22歲時又取得了神學碩士學位。然而,他也違背父親的意愿,自學了數學和天文學。1676年,他到日內瓦做家庭教師。從1677年起,他開始在那里寫內容豐富的《沉思錄》。

1678年和1681年,雅各布·伯努利兩次外出旅行學習,到過法國荷蘭英國德國,接觸和交往了許德、玻意耳、羅伯特·胡克克里斯蒂安·惠更斯等科學家,寫有關于彗星理論(1682年)、重力理論(1683年)方面的科技文章。1687年,雅各布·巴內特在《教師學報》上發表數學論文《用兩相互垂直的直線將三角形的面積四等分的方法》,同年成為巴塞爾大學的數學教授,直至1705年8月16日逝世。

1699年,雅各布當選為巴黎科學院外籍院士;1701年被柏林科學協會(后為柏林科學院)接納為會員。

許多數學成果與雅各布的名字相聯系。例如懸鏈線問題(1690年),曲率半徑公式(1694年),“雅各布·伯努利雙紐線”(1694年),“伯努利微分方程”(1695年),“等周問題”(1700年)等。

雅各布·巴內特對數學最重大的貢獻是在概率論研究方面。他從1685年起發表關于賭博游戲中輸贏次數問題的論文,后來寫成巨著《猜度術》,這本書在他死后8年,即1713年才得以出版。

最為人們津津樂道的軼事之一,是雅各布醉心于研究對數螺線,這項研究從1691年就開始了。他發現,對數螺線經過各種變換后仍然是對數螺線,如它的漸屈線和漸伸線是對數螺線,自極點至切線的垂足的軌跡,以極點為發光點經對數螺線反射后得到的反射線,以及與所有這些反射線相切的曲線(回光線)都是對數螺線。他驚嘆這種曲線的神奇,竟在遺囑里要求后人將對數螺線刻在自己的墓碑上,并附以頌詞“縱然變化,依然故我”,用以象征死后永生不朽。

(二)

雅各布·伯努利的弟弟約翰·白努利比哥哥小13歲,1667年8月6日生于巴塞爾市,1748年1月1日卒于巴塞爾,享年81歲,而哥哥只活了51歲。

約翰于1685年18歲時獲巴塞爾大學藝術碩士學位,這點同他的哥哥雅各布一樣。他們的父親老尼古拉要大兒子雅各布學法律,要小兒子約翰從事家庭管理事務。但約翰在雅各布的帶領下進行反抗,去學習醫學和古典文學。約翰于1690年獲醫學碩士學位,1694年又獲得博士學位。但他發現他骨子里的興趣是數學。他一直向雅各布·巴內特學習數學,并頗有造詣。1695年,28歲的約翰取得了他的第一個學術職位——荷蘭格羅寧根大學數學教授。10年后的1705年,約翰接替去世的雅各布任巴塞爾大學數學教授。同他的哥哥一樣,他也當選為巴黎科學院外籍院士和柏林科學協會會員。1712、1724和1725年,他還分別當選為倫敦皇家自然知識促進學會意大利波倫亞科學院和圣彼得堡科學院的外籍院士。

約翰的數學成果比雅各布還要多。例如解決懸鏈線問題(1691年),提出洛必達法則(1694年)、最速降線(1696年)和測地線問題(1697年),給出求積分的變量替換法(1699年),研究弦振動問題(1727年),出版《積分學教程》(1742年)等。

約翰與他同時代的110位學者有通信聯系,進行學術討論的信件約有2500封,其中許多已成為珍貴的科學史文獻,例如同他的哥哥雅各布以及戈特弗里德·萊布尼茨克里斯蒂安·惠更斯等人關于懸鏈線、最速降線(即擺線)和等周問題的通信討論,雖然相互爭論不斷,特別是約翰和雅各布互相指責過于尖刻,使兄弟之間時常造成不快,但爭論無疑會促進科學的發展,最速降線問題就導致了變分法的誕生。

約翰的另一大功績是培養了一大批出色的數學家,其中包括18世紀最著名的數學家萊昂哈德·歐拉瑞士數學家克萊姆法國數學家洛必達,以及他自己的兒子丹尼爾和侄子尼古拉二世等。

(三)

約翰·白努利想迫使他的第二個兒子丹尼爾去經商,但丹尼爾在不由自主地陷進數學之前,曾寧可選擇醫學成為醫生。

丹尼爾(Daniel,公元1700~1782年)出生于荷蘭格羅寧根,1716年16歲時獲藝術碩士學位;1721年又獲醫學博士學位。他曾申請解剖學和植物學教授職位,但未成功。

丹尼爾受父兄影響,一直很喜歡數學。1724年,他在威尼斯共和國旅途中發表《數學練習》,引起學術界關注,并被邀請到圣彼得堡科學院工作。同年,他還用變量分離法解決了微分方程中的里卡提方程。1725年,25歲的丹尼爾受聘為圣彼得堡的數學教授。1727年,20歲的萊昂哈德·歐拉(后來人們將他同阿基米德艾薩克·牛頓gaussian并列為數學史上的“四杰”),到圣彼得堡成為丹尼爾的助手。

然而,丹尼爾認為圣彼得堡那地方的生活比較粗鄙?搖,以至于8年以后的1733年,他找到機會返回巴塞爾市,終于在那兒成為解剖學和植物學教授,最后又成為物理學教授。

1734年,丹尼爾榮獲巴黎科學院獎金,以后又10次獲得該獎金。能與丹尼爾媲美的只有大數學家長城歐拉丹尼爾和歐拉保持了近40年的學術通信,在科學史上留下一段佳話。

伯努利家族中,丹尼爾是涉及科學領域較多的人。他出版了經典著作《流體動力學》(1738年);研究彈性弦的橫向振動問題(1741~1743年),提出聲音在空氣中的傳播規律(1762年)。他的論著還涉及天文學(1734年)、地球引力(1728年)、湖汐(1740年)、磁學(1743、1746年),振動理論(1747年)、船體航行的穩定(1753、1757年)和生理學(1721、1728年)等。丹尼爾的博學成為伯努利家族的代表。

丹尼爾于1747年當選為柏林科學院院士,1748年當選巴黎科學院院士,1750年當選倫敦皇家自然知識促進學會會員。他一生獲得過多項榮譽稱號。

著名的伯努利家族曾產生許多傳奇和軼事。對于這樣一個既有科學天賦然而又語言粗暴的家族來說,這似乎是很自然的事情。一個關于丹尼爾的傳說這是樣的:有一次在旅途中,年輕的丹尼爾同一個風趣的陌生人閑談,他謙虛地自我介紹說:“我是丹尼爾·伯努利。”陌生人立即帶著譏諷的神情回答道:“那我就是伊薩克·牛頓。”

人物評價

丹尼爾·伯努利是一位為科技進步奠定基礎的偉大科學家,他的學術理論和發明成果猶如明燈,照亮了人類不斷前進的道路。(澎湃新聞評)

丹尼爾·伯努利是一位博學多才的物理學家、數學家和醫學家,他是伯努利家族中的佼佼者。他的著作和論文眾多,其中《流體動力學》的出版更是使他成為流體力學的開山鼻祖。他通過對生活中細微現象的觀察和實驗,發現了“伯努利原理”,并在1738年的《流體力學》中給出了等價的數學表述“伯努利方程”。這一發現和方程的提出對科學界產生了深遠影響,也使他在家族和科學界中揚名立萬。(中科院物理所評)

參考資料 >

靠風行駛的帆船,能跑出數倍風速?| 文末贈書.中國科學院高能物理研究所.2024-02-28

【數學夜話】歷史上的數學——丹尼爾·伯努利.牡丹江師范學院數學科學學院.2024-02-28

伯努利.湖南人文科技學院.2024-04-06

人物|生于“科學天團”卻因太優秀被父親嫉妒到斷絕關系是種怎樣的體驗?.豆瓣.2024-04-06

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人類科技進步的奠基者--丹尼爾·伯努利.澎湃新聞.2024-04-07

數學第一家族和“伯努利方程”.百家號.2024-04-07

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