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西莫恩·德尼·泊松是法國數學家、幾何學家和物理學家。1781年6月21日生於法國盧瓦雷省的皮蒂維耶,1840年4月25日卒於法國索鎮。1798年入巴黎綜合工科學校深造。1806年任該校教授,1812年當選為巴黎科學院院士。泊松的科學生涯開始於研究微分方程及其在擺的運動和聲學理論中的應用。他工作的特色是應用數學方法研究各類物理問題,並由此得到數學上的發現。他對積分理論、行星運動理論、熱物理、彈性理論、電磁理論、位勢理論和概率論都有重要貢獻。他還是19世紀概率統計領域裡的卓越人物。他改進了概率論的運用方法,特別是用於統計方面的方法,建立了描述隨機現象的一種概率分佈──泊松分佈。他推廣了「大數定律」,並導出了在概率論與數理方程中有重要應用的泊松積分。

1人物簡介

泊松(Simeon-Denis Poisson,1781—1840)法國數學家。1781年6月21日生於法國盧瓦雷省的皮蒂維耶,1840年4月25日卒於法國索鎮。
泊松的父親是退役軍人,退役后在村裡作小職員,法國革命爆發時任村長.泊松最初奉父命學醫,但他對醫學並無興趣,不久便轉向數學.於1798年進入巴黎綜合工科學校,成為拉格朗日、拉普拉斯的得意門生.在畢業時由於其學業優異,又得到拉普拉斯的大力推薦,故1806年留校任輔導教師,1802年任巴黎理學院教授.1812年當選為巴黎科學院院士.1816年應聘為索邦大學教授.1826年被選為彼得堡科學院名譽院士.1837年被封為男爵.著名數學家阿貝爾說:「泊松知道怎樣做到舉止非常高貴.」
泊松的科學生涯開始於研究微分方程及其在擺的運動和聲學理論中的應用。他工作的特色是應用數學方法研究各類物理問題,並由此得到數學上的發現。他對積分理論、行星運動理論、熱物理、彈性理論、電磁理論、位勢理論和概率論都有重要貢獻。

2人物生平

1798年,他以當年第一名成績進入巴黎綜合理工學院,並立刻受到學校里的教授們的注意,他們讓他自由按自己愛好進行學習。在1800年,不到入學兩年,他已經發表了兩本備忘錄,一本關於艾蒂安·貝祖的消去法,另外一個關於有限差分方程的積分的個數。后一本備忘錄由西爾韋斯特·弗朗索瓦·拉克魯瓦和阿德里安-馬里·勒讓德檢驗,他們推薦將它發表於《陌生學者集》(Recueil des savants étrangers),對於18歲的青年來講這是無上的榮譽。這次成功立刻給了泊松進入科學圈子的機會。他在理工學院上過拉格朗日函數理論的課,拉格朗日很早認識到他的才華,並與他成為朋友;泊松追隨了拉普拉斯的足跡,後者將他幾乎當作兒子看待。終其職業生涯,也即直至他於巴黎郊外的索鎮去世,他幾乎一直在寫作和發表他的數量巨大的著作,並承擔了他後來所擔任的各種教職。
在理工學院完成他的學業之後,他立刻被聘為復講員,他其實還在學生時代就業餘擔任過;因為他的同學們經常在困難的課程之後到他房間求助於他,要求他重複並解釋該堂課。他在1802年成為代課教授(professeur suppléant),並於1806年成為正教授,接替傅立葉,因為拿破崙把後者送去格勒諾布爾。1808年,他成為子午線局的天文學家;當1809年,科學教員團體建立時,他被聘為理論力學教授。他於1812年成為學院的會員,於1815年成為聖西爾軍事專科學校的檢查員,於1816年離開理工學院的檢查員職位,於1820年成為大學的顧問,並於1827年繼拉普拉斯之後成為子午線局的幾何學家。
1817年,他娶了南茜·德巴迪。他父親因為早年經歷而痛恨貴族,以第一共和國的教條來培養他。在大革命時期,帝國時期和復辟時期,泊松對政治毫無興趣,專心於數學。他於1821年被授予男爵榮譽;但是他從未拿出證書或者使用頭銜。1830年七月革命威脅到他損失所有的榮譽;路易-菲利普政府的這個不光彩的事情被弗朗索瓦·阿拉戈有技巧的避免了,他在泊松正在被內閣密謀取消頭銜的時候,邀請泊松到皇宮赴宴,在那裡被公民國王公開歡迎,並「記住」了他。此後,當然剝奪他的榮譽不可能再發生,七年後,他被稱為法國貴族院議員(Pair de France),不是因為政治原因,而是作為法國科學界的代表。
和當時許多科學家一樣,他是一個無神論者。
作為數學教師,泊松不是一般的成功,就如他早年成功擔任理工學院的復講員時所預示的那樣。作為科學工作者,他的成就罕有匹敵。在眾多的教職工作之餘,他擠出時間發表了300餘篇作品,有些是完整的論述,很多是處理純數學、應用數學、數學物理、和理論力學的最艱深的問題的備忘錄。有句通常歸於他名下的話:「人生只有兩樣美好的事情:發現數學和教數學。」(La vie n'est bonne qu'à deux choses: découvrir les mathématiques et enseigner les mathématiques.)

3科學貢獻

數學和物理
泊松是法國第一流的分析學家.年僅18歲就發表了一篇關於有限差分的論文,受到了勒讓德的好評.他一生成果累累,發表論文300多篇,對數學和物理學都作出了傑出貢獻.
泊松一生從事數學研究和教學,他的主要工作是將數學應用於力學和物理學中。他第一個用衝量分量形式寫分析力學,使用后稱為泊松括弧的運算符號;他所著《力學教程》在很長時期內被作為標準教科書。在天體力學方面,他推廣了拉格朗日和拉普拉斯有關行星軌道穩定性的研究,還計算出球體和橢球體之間的引力。他用行星內部質量分佈表示重力的公式對20世紀通過人造衛星軌道確定地球形狀的計算仍有實用價值。他獨立地獲得軸對稱重剛體定點轉動微分方程的積分,即通常稱為拉格朗日(工作在泊松前,發表在後)的可積情況。他在1831年發表的《彈性固體和流體的平衡和運動一般方程研究報告》一文中第一個完整地給出說明粘性流體的物理性質的方程,即本構關係。在這以前,I.牛頓在《自然哲學的數學原理》(1687)一書中曾對此給出簡單的說明,A.-L.柯西 1823年寫出用分量形式表達的本構關係,但缺靜壓力項。
數學貢獻
泊松在數學方面貢獻很多。最突出的是1837年在《關於判斷的概率之研究》 一文中提出描述隨機現象的一種常用分佈,在概率論中現稱泊松分佈。這一分佈在公用事業、放射性現象等許多方面都有應用。他還研究過定積分、傅里葉級數、數學物理方程等。除泊松分佈外,還有許多數學名詞是以他名字命名的,如泊松積分、泊松求和公式、泊松方程、泊松定理,等等。
引力學
在引力學中,他發表了《關於球體引力》和《關於引力理論方程》的論文,引入了著名的泊松方程.他的名著《力學教程》(2卷),發展了拉格朗日和拉普拉斯的思想,成為廣泛使用的標準教科書,在天體力學方面,他研究了關於月球和行星理論以及太陽系穩定性的某些問題,計算出由球體和橢球體引起的萬有引力.他1831年還發表了《毛細管作用新論》.

4後人評價

在數學方面:美國數學史家克蘭(Kline)指出:「泊松是第一個沿著複平面上的路徑實行積分的人.」在他1817年的出版物中對序列收斂的條件就有了正確的概念,現在一般把這個條件歸功於柯西.泊松對發散級數作了深入的探討,並奠定了「發散級數求積」的理論基礎,引進了一種今天看來就是可和性的概念.把任意函數表為三角級數和球函數時,他廣泛地使用了發散級數,用發散級數解出過微分方程,並導出了用發散級數作計算怎樣會導致錯誤的例子.他還把許多含有參數的積分化為含參數的冪級數.他關於定積分的一系列論文以及在傅里葉級方面取得的成果,為後來的狄利克雷和黎曼的研究鋪平了道路.
泊松也是19世紀概率統計領域裡的卓越人物.他改進了概率論的運用方法,特別是用於統計方面的方法,建立了描述隨機現象的一種概率分佈──泊松分佈.他推廣了「大數定律」,並導出了在概率論與數理方程中有重要應用的泊松積分.他是從法庭審判問題出發研究概率論的,1837年出版了他的專著《關於刑事案件和民事案件審判概率的研究》.
泊松就三個變數的二次型建立起特徵值理論;並給出新穎的消元法;研究過曲面的曲率問題和積分方程.
泊松一生對擺的研究極感興趣,他的科學生涯就是從研究微分方程及其在擺的運動和聲學理論中的應用開始的.直到晚年,他仍用大部分時間和精力從事擺的研究.他為什麼對擺如此著迷?有一個傳說,泊松小時候由於身體孱弱,他的母親曾把他托給一個保姆照料,保姆一離開他時,就把泊松放在一個搖籃式的布袋裡,並將布袋掛在棚頂的釘子上,吊著他擺來擺去.這個保姆認為,這樣不但可以使孩子身上不被弄髒,而且還有益於孩子的健康.泊松後來風趣地說:吊著我擺來擺去不但是我孩提時的體育鍛煉,並且使我在孩提時就熟悉了擺.
在數學中以他的姓名命名的有:泊松定理、泊松公式、泊松方程、泊松分佈、泊松過程、泊松積分、泊松級數、泊松變換、泊松代數、泊松比、泊松流、泊松核、泊松括弧、泊松穩定性、泊松積分表示、泊松求和法……
泊松的主要著作還有《毛細管作用新理論》和《熱學的數學理論》等。
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