必威电竞|足球世界杯竞猜平台

加斯帕德-蒙日
來源:互聯網

加斯帕德-蒙日,德·佩呂茲伯爵(法文:Gaspard Monge, Comte de Péluse,1746~1818)是18-19世紀法國數學家、物理學家、化學家,被譽為“畫法幾何之父”和“微分幾何之父”。作為一名科學家,蒙日在數學、物理、化學、冶金學、鍛造學、機械學等領域都作出了突出貢獻。此外,蒙日還積極參與到教育和社會事務中,是法國大革命期間的杰出人物,幫助建立了公制系統和巴黎綜合理工學校,1780年,當選為法國科學院院士,1808年,被拿破侖·波拿巴封為伯爵。

人物生平

早年生活

1746年5月10日,蒙日出生于法國科特迪瓦的一個小城鎮博恩。蒙日小時候家境貧寒,父親是一個貧窮的小商販,蒙日一家在當時的社會等級劃分中屬于最底層。1760年,蒙日就讀于博恩當地一所天主教創辦的學校。他聰明而好學,展現出過人的天賦,當時年僅14歲的他就自制了一臺結構完整的消防水泵

1762年,蒙日轉學來到里昂的特拉尼特(Trinité)學院。在那里,他學習不到兩年的時間,就被任命為該校的物理學教師,當時的他年僅17歲。由于父親不同意他成為教士,違背了學校領導的意愿,1764年,他離開里昂大學回到博恩。在家鄉,他使用自制的測量工具繪出一幅該城鎮的大比例城市規劃圖。蒙日的規劃圖引起了一位工兵軍官的注意。在軍官的推薦下,蒙日前往梅濟埃爾的皇家工程學校學習。這所軍事工程院校于1748年創建,主要培養的是設計軍事工程的軍官。

1765年,19歲的蒙日來到梅濟埃爾學習,由于身份卑微,蒙日只能學習一些邊緣專業,旁聽一些他感興趣的課程。盡管蒙日繪圖技術出眾,但卻未能充分發揮出來。直到在一次設計某一防御工事隱蔽體時,蒙日沒有沿用當時普遍使用的計算法,而采用了一種更為簡便的幾何法,這讓他繪圖的效率大大提高。蒙日的這種方法的準確性在經過審核后得到驗證,這也是蒙日畫法幾何的雛形。蒙日創造的畫法幾何讓其才能得到學校的認可,1766年,20歲的蒙日任教學輔導老師。出于保密需要,學校要求他不得公開發表,只能在校內的課堂中傳授這種新方法。

梅濟埃爾時期

1770年至1783年間,蒙日從一名輔導老師成為該校的數學和物理授課教師,數學和物理是該校的重要課程。在此期間,蒙日致力于無窮小幾何學(微積分在幾何學中的應用)和偏微分方程理論的研究,發表了多篇學術論文。1775年,25歲的蒙日被皇家工程學院授予“數學和物理教授”頭銜。

1777年,31歲的蒙日與卡特琳·于阿爾(英文:Catherine Huart)結婚,后生下三女??ㄌ亓論碛幸患义懺鞆S,這使得蒙日對冶金學產生了興趣。他還與化學家克勞德·貝托萊(英文Claude Berthollet)在工程學校建立起一座設備完善的化學實驗室。

1780年,蒙日當選為法國科學院院士,他逐漸交接在梅濟埃爾的工作,移居巴黎,從事數學分析化學、氣象學、應用力學等的研究,自此之后的許多論著,主要刊登于巴黎科學院出版的數學與物理論文集中。

法國大革命時期

1783年底,蒙日正式離開梅濟耶,在從事科學研究的同時,蒙日在巴黎的公共事務中變得越來越活躍。他在1783年到1789年年間擔任了海軍學員的考官;1789年法國大革命爆發,他積極投身革命運動。1790年,蒙日加入了領導革命運動的雅各賓組織;1791年,他在建立公制的度量衡委員會中任職;1792年,法國宣布成立共和國,蒙日為時任的海軍部長;1793年,卸任海軍部長的蒙日發揮其特長,到軍械委員會的工作,并撰寫了關于煉鋼和火炮制造的手冊。1794-95年,他在其倡辦的師范學校(Ecloe Normale)任教,在那里他第一次被允許講授他在梅澤爾發展的畫法幾何學課。畫法幾何這一學科的法文名稱“Géométrie Descriptive”是蒙日根據拉丁文命名而來的。這所學校僅辦了四個月就被關閉,但它是世界上第一所高等師范學校,1810年拿破侖·巴拿馬(法語:Napoléon Bonaparte)重建了該學校。1795年6月,綜合工科學校成立,蒙日任教畫法幾何與數學。同年12年,蒙日參加了法國研究院的籌建工作。

1796年5月至1797年10月,50歲的蒙日與克勞德·貝托萊法國督政府任命前往意大利羅馬等城市,挑選從意大利人那里征收的繪畫和雕塑,作為法國在法意戰爭的勝利品。在此行中,蒙日結識了拿破侖·巴拿馬。

1797年,回到巴黎的蒙日被任命為綜合工科學校的校長。1798年初,蒙日被派往意大利執行任務,在當地他參與了羅馬人民的起義活動。當時反法同盟已經瓦解,英國是僅存的威脅,為了施壓英國,蒙日參加了拿破侖·波拿巴埃及的遠征。7月份,蒙日到達開羅,之后擔任了埃及研究院院長。同年,蒙日的畫法幾何學解除保密限制,由巴黎研究院公開出版。1799年,蒙日陪同波拿巴前往敘利亞,并于1798年隨波拿巴返回法國。11月9日,拿破侖霧月政變,蒙日被任命為羅馬元老院終身議員。1806-7年間,蒙日被任命為元老院院長。1808年,蒙日被封為德·佩呂茲伯爵(Comte de Péluse)。

1815年,拿破侖徹底失敗后,波旁王朝復辟,蒙日被迫逃亡國外。第二年,波旁王朝剝奪了蒙日的所有榮譽。

1818年7月28日,蒙日在巴黎去世,享年72歲。蒙日去世后,他的學生不顧政府的阻撓,前往蒙日的墓地敬獻花圈。

1838年,蒙日故里博恩廣場建造的蒙日塑像落成。

1846年,蒙日誕展一百周年,法國科學研究院為他舉行了紀念會。

成就與榮譽

數學

他在畫法幾何學射影幾何學、解析幾何、導數幾何學和微分方程論等方面作出了重要貢獻。

蒙日是畫法幾何學作為幾何學一個獨立分支的開創者,其《畫法幾何學》是世界上第一部該學科的著作,提出了用多面正投影圖來表達空間形體,系統論述了在平面上繪制空間形體圖像的方法,其原本和譯本在世界上很多國家作為教材使用。

在射影幾何學方面,蒙日起到了啟蒙和引導作用。蒙日創立的畫法幾何包含著射影幾何的思想,推動了射影幾何學的迅速發展。

在解析幾何學方面,蒙日在前人的基礎上研究了圓錐曲線二次曲面等相關問題,促使解析幾何成為幾何學的一個新分支。

在微分幾何學方面,蒙日堅持從分析與幾何兩個角度去研究問題,復興了幾何學,使得人們重新意識到幾何思想與分析方法具有同等的地位。其《關于把分析應用于幾何的活頁論文》是世界上第一本微分幾何學著作,蒙日也被譽為“微分幾何之父”。

微分方程論方面,蒙日開創了偏微分方程的特征理論,提出了一階微分方程積分法的理論和關于弦振動問題的解法,定義了特征曲線和特征錐(現稱蒙日錐)等概念,對現代偏微分方程論仍然具有重要的影響。

物理

蒙日對于熱理論、聲學、靜電學、力學以及光學(特別是海市蜃樓現象)等方面都有研究,編寫了著作《靜力學基礎教程》。

化學

獨立完成了水的合成實驗,獲得了比化學家安托萬-洛朗·德·拉瓦錫法語:Antoine-Laurent de Lavoisier)更加精確的實驗結果;他還完成了空氣、二氧化硫氣體的液化工作,此外,多次參加了冶金的調研工作,發表了《論不同金屬狀態下的鐵》等成果。

教育

蒙日是一位杰出的教育家,具有強烈的國家和民族情懷。他積極參與當時法國的教育改革,致力于各類適用型人才的培養,重視實踐應用,培養了一批非常優秀的學生。他參與創辦了綜合工科學校,后來被任命為校長。蒙日對師資力量非常重視,世界上第一所高等師范學校在蒙日的努力下與1795年在巴黎成立。此外,蒙日還參加了法國和埃及研究院的籌建工作并擔任領導職務。拿破侖·波拿巴稱帝,遭到巴黎綜合理工學院學生的抵制后,要求對他們進行懲罰時,蒙日為學生求得寬恕。此外,蒙日拒絕了拿破侖在巴黎綜合理工學院成立軍事組織的要求。

政治

蒙日所處的法國,正值封建貴族與廣大人民矛盾尖銳的時期。1789年法國大革命爆發,蒙日是積極的參與者。他很快加入了雅各賓派,3年后,他親自簽署了處決路易十六的報告書。新的政府成立后,他曾擔任海軍部長,參與建立了國家的公制系統,卸任后到軍械委員會的工作,并撰寫了關于煉鋼和火炮制造的手冊,為法國抵御外侵作出巨大貢獻。蒙日與拿破侖·波拿巴有深厚的淵源,他曾隨拿破侖出征埃及,霧月十八日政變后,當政的拿破侖任命他為羅馬元老院終身議員,后又擔任議長,1808年,蒙日被拿破侖封為德·佩呂茲伯爵。

身份與主要榮譽

1772年,被巴黎科學院選為通訊研究員。

1775年,被皇家工程學校正式授予“皇家數學和物理學教授”頭銜。

1780年,當選為法國科學院院士。

1792年,擔任海軍部長。

1797年,擔任巴黎綜合理工學院的校長。

1806年,擔任元老院院長。

1808年,被法蘭西第一帝國封為德·佩呂茲伯爵。

主要著作

畫法幾何學

《畫法幾何學》(法文:Géométrie descriptive)于1798年正式出版,開創了幾何學的一個新分支——畫法幾何學。畫法幾何學在科學研究和工程實際中具有廣泛應用,是工程圖學的一門基礎學科。畫法幾何學的法文名稱“Géométrie Descriptive”就是蒙日本人命名的。蒙日因此被譽為“畫法幾何學之父”。

《畫法幾何學》分為綱要(programme)和正文(共五章),全面總結了當時該學科的研究成果,并加以系統化,使其有了嚴格的科學體系。在這部著作中,蒙日提出了用多面正投影圖來表達空間形體,第一次系統論述了在平面上繪制空間形體圖像的方法,奠定了圖學理論基礎。

蒙日編撰這本書的最初目的是基于純粹的功利主義,即通過“將國民教育引向需要精確性的知識”,并使法國工匠更好地掌握材料和機器,從而使法國工業獨立于外國企業。在綱要中,蒙日滿懷深情地表達了他對法國教育、法國青年人的關切之心。

《畫法幾何學》出版后,對世界各國科學技術的發展產生了深遠的影響,最初各國直接以原本作為教材,后來逐漸出現了譯本或者基于原本的自編本。1839年,該書在巴黎重印,這已經是《畫法幾何學》的第七版。

關于把分析應用于幾何的活頁論文

1807年,蒙日發表了《關于把分析應用于幾何的活頁論文》(法文:Application de l'數學分析 à la géométrie, à l'usage de l'Ecole impériale polytechnique),整理了自1795年以來本人在微分幾何領域的研究,這部著作是數學史上第一部微分幾何專著。這部著作主要介紹了如何將分析學應用于幾何學,并給出了大量的幾何與微分方程緊密結合的例子,體現了蒙日的微分幾何思想。蒙日也被公認為“微分幾何之父”。

代數在幾何中的應用

1805 年,蒙日與學生合作出版《代數在幾何中的應用》(法文:Application d′algèbre a la géométrie)一書。蒙日在勒內·笛卡爾、克萊洛、歐拉等人的基礎上研究了圓錐曲線二次曲面,探討直紋面等相關問題,蒙日在解析幾何成為幾何學一個新分支的進程中做出了巨大貢獻。

其他著作

除了數學外,蒙日在物理、化學、冶金學、鍛造學、機械學等領域也有研究,相關著作包括《靜力學基礎教程》(法文:Traité élémentaire de statique, à l'usage des collèges de la marine,1788年出版)《論不同金屬狀態下的鐵》(法文:Mémoire sur 1'ef-fet des étincelles électriques, excitées dans l'air,1786年出版)等。

后世影響

蒙日被譽為“畫法幾何之父”,畫法幾何學系統論述了在平面上繪制空間形體圖像的方法,奠定了圖學及機械工程的理論基礎,加速了機器制造產業時代的到來。

蒙日也被譽為“微分幾何之父”,他將分析與幾何相結合去研究問題,重新賦予了幾何學在數學研究中的地位,此外,蒙日在偏微分方程理論研究中也做出了突出貢獻。

1818年,蒙日去世后,為了紀念他做出的貢獻,在蒙日的家鄉博恩建造了一座蒙日雕塑。

1989年,為紀念法國大革命200周年,蒙日的遺體被安葬至巴黎的先賢祠。蒙日的名字是刻在埃菲爾鐵塔底座上的72個名字之一。

人物評價

蒙日的《畫法幾何學》得到了德國數學家高斯的高度評價,后者稱其體現了“真正的幾何精神”,是“智慧的滋補品”。

參考資料 >

Gaspard Monge, count de Péluse.britannica.2023-05-05

Géométrie descriptive.Nature.2023-05-06

Whose are the 72 names inscribed on the Eiffel Tower and why are they there. Eiffel Tower.2023-05-06

生活家百科家居網