研究量子力學的帥哥（理論力學史上的明星們）

2023-06-28 21:00:45

背景：為便於理論力學課程教師的教學，本文概述理論力學課程中所涉及的歷史人物學術職業生涯和力學工作。理論力學課程的內容參照《「理論力學」課程教學基本要求(A類)》[1]，該文件中提到名字的力學史人物有：歐拉、達朗貝爾、拉格朗日、哈密爾頓。在課程教學中通常還不可避免地要提到牛頓和科裡奧利的名字，而教學內容直接相關的學者有雅科布·伯努利、約翰·伯努利和丹尼爾·伯努利、伐裡農、庫倫、潘索和傅科。

為使力學發展的過程更完整，也涉及古代力學以及經典力學奠基階段的代表性人物，亞里斯多德、阿基米德、達·文西、斯梯芬、伽利略、惠更斯和萊布尼茲。本文所述這些名家的著作和工作只限於與理論力學以及先修的物理力學部分相關的內容，有些並非是他們最重要或最有代表性的工作。史實取自國內外的力學史著作[2-7]和網上資料，在文中不再一一標明出處。

粗略劃分，力學的發展經歷古代、經典、近代和現代4個階段。1600年前為古代力學，有個別正確的力學結論並解決當時的工程問題，但還沒有現代意義上的力學理論。1600年到1900年的力學為經典力學，其中又可以分為奠基階段、發展階段和成熟階段，各自歷時大約100年。1900年後，力學從物理學中分離出來，成為的獨立的學科，側重解決工程問題，形成近代力學。1960年後，以計算機在力學中的廣泛應用為標誌，現代力學誕生。

力學是物理概念、數學方法、計算工具和實驗技術以及時常還有工程目標的有機結合。理論力學課程是全部力學學科的基礎，其教學內容主要是在經典力學發展階段，也涉及少量成熟階段的成果。古代力學主要有歷史方面的意義，是構成文明史、思想史、哲學史、科學史和技術史的重要部分；經典力學奠基階段的內容通常屬於大學物理的力學部分，而成熟階段結果的系統闡述、近代力學和現代力學，基本都屬於本科專業課。或研究生課程。

1 古代力學

古代力學階段只介紹4位學者。古希臘學術的集大成者亞里斯多德，古希臘數學家、物理學家、工程師、發明家和天文學家阿基米德、義大利文藝復興時期的全才(畫家、雕塑家、音樂家、科學家、數學家、工程師、發明家、解剖學家、地質學家、製圖師、植物學家和作家)達·文西，以及數學家和軍事工程師斯梯芬。

1.1 亞里斯多德(Aristotle，384-322 B.C.)

力學理論的思考和研究可以追溯到亞里斯多德。他17歲到雅典柏拉圖學園學習，27歲至36歲年在學園授課；41歲年任幼年的亞歷山大的老師，並且是馬其頓皇家學院的負責人；49歲年到雅典創辦呂克昂學園，在此教學12年。亞里斯多德用純粹思辨的方法考察運動。涉及力學的著作有《物理學(Fusikh， 350， B.C.)》和《論天( 350， B.C.)》，都有多種英譯本和漢譯本。

亞里斯多德不僅論述了空間、運動、時間等基本概念，而且討論了力和運動。在運動學方面，他考察了合成運動，認為兩者運動的平均速度成比例時合成運動是以這種比例線段為鄰邊的平行四邊形對角線，而不成比例時合成運動是曲線運動。在動力學方面，他的「落體運動法則」斷言了物體下落的(平均)速度與該物體重量成比例。他關於力與在力作用下運動路程的關係的討論，被認為是虛位移原理的雛形。

值得一提的是，力學的名稱來自於一本作者託名為亞里斯多德的匿名著作《力學問題》，該書是關於簡單機械的教材，把所有機械的運動原理都歸結為槓槓和圓的性質。

亞里斯多德和雅典學院

1.2 靜力學的創始人---阿基米德(Archimdes of Syracuse，287-211 B.C.)

由於靜力學是整個力學的基礎，因此也可以認為阿基米德為力學學科的創始人。阿基米德職業經歷不詳，有記載他年輕時曾到埃及的亞歷山大城求學。阿基米德開創了力學與數學密切結合的傳統，並對計算給予充分重視。阿基米德的著作用希臘語寫成，全集有英譯本，也有漢譯本。

阿基米德關於剛體靜力學的著作是兩卷本《論平面圖形的平衡》開篇提出與槓桿和重心有關的7個公設，然後證明了槓桿的性質已經大量關於圖形重心的結果。此外，他的《論螺線》中有涉及勻速運動的內容，本質上是用幾何方法研究曲線運動。

1.3 達·文西(Leonardo da Vinci，1452–1519)

達·文西在力學研究中開展實驗工作，也應用數學進行分析。他留下五千多頁筆記手稿，部分內容整理出版，並有多種英文和中文譯本。達·文西研究的力學問題包括重心、自由落體和斜面上的平衡與運動。他有清晰的力矩概念，並由此給出確定幾何體重心的方法。實驗發現重物下落速度與時間成正比。用力的合成法則研究斜面上物體的運動，並發現摩擦力的存在。

Leonardo da Vinci， 1452-1519

1.4 靜力學的奠基人---斯梯芬(Simon Stevin， 1548–1620)

斯梯芬起初做企業的簿記和出納，23歲至29歲在波蘭、丹麥、普魯士、挪威等國遊歷；29歲時在布魯日的稅收辦公室做職員。33歲進入萊頓的拉丁學校學習，35歲起在萊頓大學讀書；44歲時他擔任荷蘭聯合省總督的數學和科學教師和軍事顧問；52歲時他在萊頓大學內組建工程學院，授課語言為丹麥語而不是拉丁語。斯梯芬60歲才結婚，仍養育了4個孩子，其中次子也就讀萊頓大學並成為著名科學家，編輯他父親的全集。

斯梯芬關於靜力學的著作是《靜力學原理(Staticae Elementis，1586)》，用荷蘭語寫成，1608年收入全集，1634年有法譯本。斯梯芬從「永久運動不可能」出發解決了斜面上重物平衡問題並發現了力合成的平行四邊形法則；通過對滑輪和滑塊系統的分析發現兩側重量與位移的乘積相等，「得之於力者，失之於速」，為虛位移原理的雛形。1586年斯梯芬用實驗否定了亞里斯多德的「落體運動法則」，兩個重量相差10倍的球自由下落，同時落地，但該結果沒有引起足夠重視。

從以上敘述可知：亞里斯多德的主要是對物理概念的深刻思辨。阿基米德的著作有嚴謹的幾何論證和巧妙的數學計算。達·文西進行大量實驗研究。斯梯芬的工作模式最接近現在的力學家，既有理論研究，也有實驗研究，同時解決工程問題，而且還在大學中教學。

2 經典力學：奠基

本節介紹4為在經典力學奠基階段起關鍵作用的人物：物理學家、數學家、天文學家和哲學家伽利略，數學家、天文學家、物理學家和鐘錶學家惠更斯，哲學家和數學家萊布尼茲，物理學家、數學家、天文學家、哲學家、鍊金士和神學家牛頓。

2.1 經典力學的先驅---伽利略(Galileo Galilei， 1564–1642)

伽利略17歲開始在比薩大學學習醫學，但很快就對數學、物理和哲學感興趣，21歲時無學位肄業；隨後私人教授數學課程，並參與佛羅倫斯科學院的學術活動；24歲申請博洛尼亞大學數學教授職位沒有成功；25歲任比薩大學數學教授，28歲因學術觀點沒有獲得續聘；同年任帕多瓦大學教授幾何、力學和天文學，45歲獲得終身教職；46歲時他辭去大學教職，擔任託斯卡納公國宮廷首席數學家和哲學家。

伽利略的主要著作有《關於託勒密和哥白尼兩大世界體系的對話(Dialogo sopra i due Massimi Sistemi del Mondo，Tolemaico，c Copernicano，1632)》(從1661年起有多種英譯本，1973年有漢譯本)和《關於力學和局部運動的兩門新科學的對話及數學證明(Discorsi e Dimonstrazioni Matematiche intorno à due Nove Scinetz Attenenti alla Mecanica ed i Movimenti Locali，1638)》(從1665年起有多種英譯本，2006年有漢譯本)。伽利略對力學做出多方面重要貢獻。

在靜力學方面，他在1594年研究斜面上物體平衡時發現「力的節省，損失了相當的距離」，有虛位移原理的思想。在運動學方面，詳細研究了速度的數學表達式，特別是首次提出了加速度的概念；用運動合成的方法研究了拋射體的運動。在動力學方面，他否定了在亞里斯多德的「落體運動法則」，引入了動量概念，提出了慣性定律，建立了力學的相對性原理。

Galileo Galilei， 1564-1642

2.2 經典力學的先驅---惠更斯(Christiaan Huygens，1629-1695)

惠更斯16歲至18歲在萊頓大學學習法律和數學，18歲至20歲在布雷達大學；1666年法國科學院創立，37歲的惠更斯成為第一批60個成員之一，工作到52歲。法國科學院與以往的科學院，例如伽利略參加活動的佛羅倫斯科學院不同，為其成員支付薪酬。

惠更斯的主要貢獻包括對碰撞和擺鐘。通過對彈性碰撞的細緻研究，發現質量與速度平方乘積不變，認識到動量在碰撞過程中的作用，以及物體間作用的相互性；這些結果為動量定理、動能定理和牛頓第三運動定律的形成提供了基礎和依據；這方面的工作總結於1656年完成但身後出版的《碰撞作用下物體的運動 (De Motu Corporum ex Percussione， 1703)》。

在擺的研究方面，研究了自由落體運動和受約束下滑的運動；研究了圓周運動，提出了離心力公式；提出了擺動中心的概念，可以把復擺的研究歸結於單擺；這方面的主要論著是《擺鐘或關於應用於時鐘的擺的運動的幾何證明(Horologium Oscillatorium sive de motu Pendularium ad Horologia Aptato Demonstrationes Geometricae， 1673)》(英譯本1986年出版) 和《論離心力(De vi Centrifuga， 1703)》(有英譯文)。

Christiaan Huygens， 1629-1695

2.3 萊布尼茲(Gottfried Wilhelm Leibniz 1646-1716)開創了從能量觀點研究動力學的思路

萊布尼茲15歲時進萊比錫大學學習法律，開始對數學感興趣，17歲時到耶拿大學學習數學一個短學期；19歲時通過論文答辯，但學校因他過於年輕沒有授予博士學位；20歲時轉入阿爾特道夫大學，21歲獲法學博士學位；該校有意請他做教授，但他沒有接受，而當了外交官，出訪多地，但長期居住在法國；29歲時被推薦申請法國科學院院士和王家學院拉梅數學講席教授，但沒有成功；30歲時回德國在漢諾瓦公爵府任法律顧問和圖書館館長；36歲時與人合作創辦最早的拉丁文學術期刊《學術學報(Acta Eruditorum)》；39歲時任宮廷史官；54歲時創建柏林科學院，並任第一任院長。

萊布尼茲對力學的貢獻是提出了動能的概念，以及動能定理的雛形。1686年，他發表論文主張採用重量與速度平方的乘積來度量運動，並稱這種度量為「活力」；在1695年發表的論文中，他更明確提出力與路程的乘積等於活力的增加。

Gottfried Wilhelm Leibniz， 1646-1716

2.4 牛頓(Isaac Newton， 1642-1727)奠定了經典力學的基礎

牛頓19歲考入劍橋大學三一學院，21歲成為教授的助手並獲得獎學金，23歲畢業獲學士學位；25歲成為劍橋大學教師，任選修課研究員，26歲晉升專修課研究員並獲得碩士學位，27歲成為劍橋大學第二任盧卡斯講席教授，直至59歲時辭去該教席。

牛頓的主要力學著作是《自然哲學的數學原理(Philosophia Naturalis Principia Mathematica， 1687)》，該書1713年和1726年兩次修訂；1729年有英譯本，1930年校訂後成為標準英譯本，另有多種英譯本；1931有譯自德文譯本的漢譯本，1992有譯自標準英譯本的漢譯本。

在物理概念方面，牛頓明確了質量的概念並與重量做了區分，他還採用了動量的概念。在原理方面，牛頓提出了慣性定律、運動定律、作用和反作用定律是經典力學的基礎，他發現的萬有引力定律是天體力學的基礎。牛頓還研究過一些重要的力學問題，例如離心力、天體的運動、擺在阻尼介質中的運動和彈性及非彈性碰撞。

在經典力學奠基階段，也形成了力學的基本工作方法，將基本的物理原理表達為定量的數學關係而不像以往那樣只關注因果性解釋，再利用數學論證預測新的物理現象。這一方法由伽利略開創並為牛頓所繼承和發揚。

Isaac Newton， 1642-1727

3 經典力學：發展

經典力學發展階段的成果是理論力學課程的核心內容。本節簡介7位數學家：雅科布·伯努利，約翰·伯努利，丹尼爾·伯努利，伐裡農，歐拉(也是物理學家)，達朗貝爾(也是力學家、物理學家、哲學家、音樂理論家)和拉格朗日(也是天文學家)，還有位物理學家庫倫。

3.1 雅科布·伯努利(Jacob Bernoulli， 1654-1705)

雅科布·伯努利是位沒有受過正規高等教育的教授。他遊歷荷蘭、英國、法國和德國10餘年，與惠更斯和萊布尼茲等名家交流；33歲時回瑞士後擔任巴塞爾大學數學教授，教授實驗物理和數學，直至去世。在1703年發表的論文中，他嘗試把靜力學中的槓槓原理推廣到動力學，提出了動量矩定理的思路。

Jacob Bernoulli， 1654-1705

3.2 約翰·伯努利(Johann Bernoulli， 1667-1748)

約翰·伯努利是變分法的奠基人。他是 雅科布·伯努利的弟弟。他最初學醫，同時研習數學，於23歲獲醫學碩士學位，27歲獲得博士學位；28歲約翰擔任荷蘭格羅寧根大學數學教授。10年後約翰接替去世的哥哥雅各布接任巴塞爾大學數學教授;在1717年給伐裡農的信中，他定義了約束允許的虛速度，定義力在虛速度方向投影與虛速度的乘積為能量，給出平衡條件為正能量與負能量的和為零。這已經非常接近虛位移原理的現代表述。

Johann Bernoulli， 1667-1748

3.3 丹尼爾·伯努利(Daniel Bernoulli， 1700-1782)

丹尼爾·伯努利以流體力學的貢獻著稱。他是約翰的次子。他也是先學醫，21歲獲巴塞爾大學醫學博士學位；隨後轉向數學研究， 24歲時被邀請到俄國聖彼得堡科學院工作；25歲任聖彼得堡科學院數學教授；33歲起任巴塞爾大學解剖學、植物學和自然哲學教授。在1726年發表的論文中，他試圖從更顯然更直觀的假設出發證明力合成的平行四邊形法則。在1745年發表的論文中，他意識到內力和力矩為零，完成建立動量矩定理的關鍵一步。

Daniel Bernoulli， 1700-1782

3.4 伐裡農(Pierre Varignon， 1654-1722)

伐裡農初創了靜力學的的理論體系。他先在耶穌學院學習神學和哲學，並在卡昂大學學習，28歲獲得碩士學位；29歲成為牧師。他的《新力學綱要(Project

d』une Nouvelle Mécanique， 1687)》出版後受到學界重視，該書試圖將微積分應用於牛頓的動力學；34歲時，他擔任馬扎蘭學院數學教授；50歲時任法蘭西學院數學教授。

他的靜力學研究成果總結於身後出版的《新力學或靜力學(Nouvelle Mécanique ou Statique， 1725)》。在該書中，他從上溯到亞里斯多德的複合運動研究中受到啟示，他對力矩的概念和計算方法做出科學的說明，並系統地應用該方法而不是以往所用的槓桿原理解決各種機械問題。他還進行實驗研究，證明匯交力合成的平行四邊形法則。

Pierre Varignon， 1654-1722

3.5 歐拉(Leonhard Euler， 1707–1783)

現在所稱的矢量動力學體系是歐拉所建立。他13歲入巴塞爾大學學習神學、哲學、希臘語和希伯來語，17歲年以比較笛卡爾和牛頓的哲學的論文獲得碩士學位；雅科布·伯努利曾給歐拉單獨授課，並說服歐拉的父親不再堅持讓歐拉當牧師。

歐拉的第一項成功的科學研究是關於巴黎科學院所提出在船上裝桅杆的有獎競賽問題，以第二名而獲得提名獎，雖然20歲的他當時還沒有見過裝有桅杆的大船；在申請巴塞爾大學物理學教授沒有成功後，20歲時接受了聖彼得堡科學院的初級研究職位，先在醫學部後到數學部；24歲成為物理學教授， 26歲起擔任數學部的負責人；24歲時年歐拉厭倦俄國不斷的政局動蕩而到柏林科學院就職數學部主任，期間聖彼得堡科學院仍給他部分薪俸；59歲時由於與普魯士國王的性格衝突返回聖彼得堡科學院任職，俄羅斯女王給他和他的18個家人(他有13個孩子，其中8個在童年時夭折)一套家具齊全的房子；他居住在聖彼得堡，直至去世。

歐拉28歲右眼失明，59歲時左眼也失明，但仍憑記憶和心算從事研究。例如，在1775年，他平均每周發表一篇論文，包括後面提到的關於動量矩原理的重要力學論文。在《力學或分析表述的運動科學(Mechanica sive Motus Scientia Analytice Exposita，1736)》中，歐拉運用微積分把牛頓的動力學理論系統化和精確化，發展了質點和質點系的動量分析方法，提出了力的衝量概念。

《剛體運動理論(Theoria Motus Corporum Solidorum seu Rigidorum，1765)》總結了作者的研究成果奠定了剛體動力學的基礎；在運動學方面，提出了剛體運動分解的思路，事實上也應用了運動參考系，給出了剛體轉動的描述方法(歐拉角)；在動力學方面，有了動量矩定理的思想，引入慣性矩的概念並給出計算實例，提出了剛體運動動力學方程(歐拉方程)，並求出一種特殊條件下的積分解。在1775年發表的論文中，歐拉將動量定理和動量矩定理並列為動力學基本原理。因此，基於動量和動量矩進行動力學系統建模的矢量力學方法現在稱為牛頓-歐拉法。

Leonhard Euler， 1707–1783

3.6 達朗貝爾(Jean le Rond d』Alembert， 1717-1783)率先研究了受約束系統

達朗貝爾是位貴族軍官和作家的非婚生兒子，出生後被生母放置在巴黎聖Jean le Rond教堂臺階上；生父得知後安排一對玻璃工夫妻養育他，並資助達朗貝爾在私立學校讀書；生父在去世時留給他一筆年金。

達朗貝爾12歲時進入馬扎蘭學院學校哲學、法律和藝術，18歲獲學士學位;後又入法律學校學習兩年，21歲成為律師；達朗貝爾對醫學和數學感興趣，22歲開始發表論文；在幾次失敗的嘗試後，24歲入選了巴黎科學院；37歲入選法蘭西學院並從55歲起擔任終身秘書。

在《論動力學(Traité de Dynamique，1743)》(1758年修訂擴充)中，達朗貝爾研究了受約束物體的運動。他論證的基礎是他所稱的慣性力原理(即牛頓第一定律)、平衡原理和複合運動原理。關於複合運動，他認為運動是由初始運動和獲得運動所合成，而初始運動又是由設定的運動和消失的運動所合成。有約束時，遇到約束前的運動包括不變的運動和消去的運動。他以單擺和復擺為例說明他的原理應用過程，還討論了碰撞問題。

達朗貝爾指出他的原理可以導出運動能量守恆，但沒有系統的論證。拉格朗日認為達朗貝爾提出的原理可以把動力學問題轉化為靜力學問題求解。因此在動力學教材達朗貝爾原理往往以動靜法的形式出現，雖然該原理其實有更廣泛的內涵。

Jean le Rond d』Alembert， 1717-1783

3.7 庫倫(Charles Augustin Coulomb， 1736-1806)提出了摩擦力的基本模型

庫倫曾在馬扎蘭學院學習，並23歲時進入梅濟耶爾軍校。25歲畢業後從事海岸地圖繪製。28歲起領導要塞建設，歷時8年。38歲當選法國科學院院士。1781年，法國科學院有獎競賽題目是與海軍機械如滑輪、絞盤和斜面相關的摩擦規律和繩索剛度的實驗研究。庫倫關於摩擦的實驗研究論文獲獎。他給出摩擦機制的一種解釋，並把實驗結果概括為摩擦力與正壓力成比例，並將這個結論應用於斜面上的平衡問題。

3.8 分析力學的奠基人---拉格朗日(Joseph Louis Lagrange， 1736-1813)

拉格朗日在都靈學院學習法律，最偏愛的科目是拉丁語；後來對物理和數學問題感興趣；由於發展變分法解決最速降線問題而受到歐拉的稱讚，18歲擔任都靈炮兵學院的幾何學教授；21歲時創建都靈科學學會，後成為都靈皇家科學院；30歲時接替歐拉成為柏林科學院數學部主任；51歲到巴黎法國科學院任職；1794年巴黎綜合工科學校成立，他是第一位分析學教授；1795年巴黎高等師範成立，他擔任數學主任並講授初等數學課程。

拉格朗日的主要力學成功總結於《分析力學(Mécanique Analytique， 1788)》中，該書從1754年研究變分法時就開始設想， 直到1782年才基本完稿，1788年才出版，1811年修訂並於1816年再版，1853-1855年間又補充進一些沒有發表的結果而成為標準版本，英譯本1996年出版。

在該書中，拉格朗日完全用分析方法研究力學，「全書沒有一張圖」；引入了描述系統狀態的獨立參數即廣義坐標;從變分原理出發建立受約束系統平衡和運動方程，所得到兩類一般形式的運動方程，現在分別稱為第一類和第二類拉格朗日方程;並且證明了動量原理、動量矩原理和動能原理都是所得到普遍形式方程的特例。該書還藉助滑輪系統論證了虛位移原理，提出約束解除原理，並給出多自由度系統線性振動的基本理論。

從以上敘述可知，在經典力學發展階段做出主要貢獻的主要是數學家。在解決力學問題的同時，發展需要的數學方法。當時的主流觀點有兩種，達朗貝爾認為力學應該是數學家的主要興趣，拉格朗日則說愛好分析的人會高興地看到力學變成它的一個分支。兩種觀點異曲同工，都使得數學和力學密切結合，物理原理比較清晰的力學分支有了基本完善的數學結構。

Joseph Louis Lagrange， 1736-1813

4 經典力學：成熟

本節簡介數學家和物理學家潘索，數學家、機械工程師和科學家科裡奧利，物理學家、天文學家和數學家哈密爾頓，物理學家傅科。

4.1 潘索(Louis Poinsot， 1777-1859) 完成了剛體靜力學的理論體系

潘索17歲進入巴黎綜合工科學校學習，20歲轉入國立橋梁公路學院學習；因為發現對數學感興趣，他放棄了土建工程專業，27歲至32歲擔任中學數學教師；32歲時他成為巴黎綜合工科學校分析和力學助教授；1813年，他進入法國科學院數學部，接替去世的拉格朗日。

在《靜力學原理(Eléments de Statique，1803)》中，潘索首次提出力偶的概念並討論力偶的合成與分解，提出力系簡化和平衡的系統理論，明確定義了約束並提出解除約束原理。潘索用純幾何方法研究剛體運動。在《物體轉動的新理論 (Theorie Nouvelle de la Rotation des Corps， 1834)》中，用慣性橢球表示慣性矩，說明繞質心自由轉動的剛體等價於慣性橢球在一固定平面上的無滑動滾動，還引入本體極跡和空間極跡的概念。

Louis Poinsot， 1777-1859

4.2 科裡奧利(Gustave Gaspard Coriolis， 1792-1843) 對相對運動有原創性貢獻

科裡奧利16歲進入巴黎綜合工科學校學習，後轉入國立橋梁公路學院並獲得工程學位；24歲至37歲間擔任巴黎綜合工科學校的數學教師；1929年製造技藝中心學校成立，他任物理學教授；40歲時任國立橋梁公路學院應用數學教授。

1835年他發現物體在轉動參考系中運動時會受到一種不同於離心力的慣性力作用，這種慣性力現在稱為科裡奧利慣性力或科裡奧利效應，相應的加速度稱為科裡奧利加速度。在他的著作《機械效率計算(Calcul de l'Effet des Machines， 1829，1844)》和《論固體力學(Traité de la Mécanique des Corps Solides，1844)》中，他澄清了功的概念，給出動能定理和虛位移原理的現代表述。

Gustave Gaspard Coriolis， 1792-1843

4.3 哈密爾頓(William Rowan Hamilton， 1805-1865)對分析力學發展做出傑出貢獻

哈密爾頓在14歲前便掌握10餘種語言而被譽為「神童」；18歲時他以第一名考入都柏林大學三一學院。就讀期間，不僅多次取得古典文學和數學課考試的最高榮譽，而且還發表了科學論文；1827年都柏林大學的天文學教授職位空缺公開招聘時，大學理事會拒絕了6名其他申請者選擇了不曾申請的僅22歲的哈密爾頓；按慣例，他同時兼任愛爾蘭皇家天文官，負責鄧辛克天文臺工作。

哈密爾頓對分析力學的貢獻主要體現在1834年和1835年發表的兩篇論文中。哈密爾頓以廣義坐標和廣義動量作為獨立變量處理動力學方程，導出具有某種對稱性的一階方程組，這類方程現在稱為哈密爾頓正則方程。他還引入系統動能與勢能差的積分為作用量，真實運動使該作用量取駐值。這一結果現在被稱為哈密爾頓變分原理。

William Rowan Hamilton， 1805-1865

4.4 傅科(Jean-Bertrand-Léon Foucault， 1819-1868)基於相對運動理論用實驗證實地球的轉動

傅科曾入大學學醫，因為暈血而輟學，為醫用顯微鏡課程的教授做助手；26歲時接替該教授成為《爭論雜誌》的科學編輯；36歲時被任命為巴黎皇家天文臺的物理學家，該職位專門為他而設。1851年，他用67米長鋼絲懸掛28千克鐵球構成的單擺實驗證明擺平面存在轉動，從而說明地球自轉。演示地球自轉的單擺後來稱為傅科擺。1852年他又設計了陀螺儀，能更直觀地演示地球自轉，該陀螺儀被稱為傅科陀螺儀。

Jean-Bertrand-Léon Foucault， 1819-1868

5 結束語

從上述敘述可以歸納出理論力學教學內容歷史發展幾條主線上的重要人物：

矢量靜力學：阿基米德-斯梯芬-伐裡農-潘索；

分析靜力學(虛位移原理)：斯梯芬-伽利略-約翰·伯努利-拉格朗日；

運動學：伽利略-惠更斯-歐拉-科裡奧利；

矢量動力學：伽利略-惠更斯-牛頓-雅科布·伯努利-丹尼爾·伯努利-歐拉-達朗貝爾；

動力學的能量方法：惠更斯-萊布尼茲-拉格朗日-科裡奧利-哈密爾頓。

值得指出的是，這些對力學做出重要貢獻的學者通常並不認為是力學家。這是因為直到上世紀初近代力學形成，力學才從物理學中分離出來成為獨立的學科。

參考文獻

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本文轉載自CubicL的力學數學學科哲學教學科普微信公眾號，原文來自於科學網博客：力學不倦，作者：陳立群，上海大學，理學院，教授。該文曾發表於：力學與實踐, 2012, 34 (3): 70-74