第387章 米奇·伯努利?
作者:無盡風燈      更新:2020-05-22 14:48      字數:3691
  “但實際上有個問題呀。”蘇浩天皺了皺眉頭,“雪滑梯做成什麽形狀才能滑得最爽?”

  “滑得最爽?”我不解道,“你的意思是,什麽形狀的雪滑梯滑得最快嗎?”

  “對。”蘇浩天跟我比劃了兩下,差點把他筷子上的醬油甩我臉上,“我一直搞不懂這個問題,我個人理解是,把滑梯做成45度時滑得會比較快,但實際上那樣的滑梯並不快。”

  車小之聽到我們的對話,若有所思,“你們說的……是最速降線問題呢。”

  “???”

  “嗯,這麽說吧。”車小之學姐想了一下,“一般我們常規會認為,兩個點之間是直線最短對吧。”

  “是這樣沒錯。”

  “但如果我在桌子上和兩米外的地麵之間架起一個軌道,讓小球從桌上順著軌道滑下的話。”車小之指了指桌角,又指了指兩米外的地麵,“小球下降速度最快的軌道卻並不是直線。你做一個下凹的曲線,會發現這個下凹的曲線軌道會明顯比直線軌道快很多。”

  乍一聽感覺有些不可思議,但細細一想,卻又感覺這樣才符合實際。

  蘇浩天也一副似懂非懂的樣子。

  “1630年,伽利略就提出了速降線的疑問,因為我們隻知道直線並不是下落最快的軌道,那麽什麽樣的軌道才能讓小球下落速度最快呢?”車小之完全不像一個學計算機的學生,“在八年後,伽利略給出了圓弧的解,他認為當軌道是一個四分之一圓時,下降速度最快。”

  好像有點道理。

  我試圖用已學過的機械能守恒去理解伽利略的想法。當然還有些想不通。

  “但是又過了八年,也就是1646年,惠更斯卻指出圓弧並不是正確答案。”車小之不疾不徐地說道,“雖然惠更斯也沒給出確定的解,但他也肯定最速曲線肯定是直線下方的曲線。”

  惠更斯啊……

  波動光學上著名的惠更斯原理,就是這位惠更斯提出來的。

  “最速曲線問題遲遲都沒有得到解決。直到一個科學史上著名的家族出現。”

  “一個……家族?”我不禁愣了一下,跟蘇浩天麵麵相覷。

  我對車小之的說法感到疑惑。

  她說的並不是‘一位科學家’,而是‘一個家族’?

  趙湘怡聽著我們的對話,起了興致,“你說的,是伯努利家族吧?”

  “是的,趙老師。”車小之點了點頭。

  畢竟物理這方麵可是趙湘怡的老本行,車小之都知道的知識,她沒道理不知道。

  不過,聽到車小之談到了伯努利,米奇部長的目光微不可察地略微波動了一下。

  “這個家族相當了不起。”車小之介紹道,“曆史上,這個家族中所出現的世界知名科學家、藝術家、建築師等等,達到了上百位。”

  “!!!”

  上百位?!

  不隻是我,除了趙湘怡和米奇之外,在場的所有人都被這個數字嚇了一大跳。

  “其中有八位,是世界最頂級的科學家。這八個人在數學和物理方麵做出了巨大的貢獻。”車小之說著,豎起三根手指,“而這八人中,數三個人的貢獻最為巨大。這三人分別是雅各布·伯努利,雅各布的弟弟約翰·伯努利,以及約翰的兒子丹尼爾·伯努利。”

  雅各布·伯努利?

  我略加思索,感覺這名字有點熟悉,好像數學老師提到過。

  “他們每個人的貢獻都很多很多。不說多的,你們現在應該學過指對數了吧?應該有接觸過自然常數e吧。這個自然常數e,就是雅各布·伯努利首先發現的,他也是概率論的創始人,此外他是最早使用“積分”這一術語的人,也是較早使用極坐標係的數學家之一,他給出了曲率半徑公式,還研究了懸鏈線,確定了等時曲線的方程。伯努利雙紐線是以他命名的,伯努利微分方程也是以他命名的。”

  奈何本人沒文化,一句臥槽行天下。

  “雅各布的侄子丹尼爾,在流體力學和空氣動力學中做出了巨大的貢獻,他給出了裏卡蒂方程的一個解法,還是最早試圖用數學方式表述分子運動論的人,還解決了聖彼得堡悖論。伯努利原理就是以他命名的。”

  說到這裏,車小之似乎意識到自己有些跑題了,便輕咳一聲:“而最速曲線問題,是丹尼爾的父親,約翰·伯努利解決的。約翰這個人很厲害,是萊布尼茨的學生。萊布尼茨你知道吧,和牛頓一樣,獨立發明了微積分。牛頓還和萊布尼茨爭奪誰是第一個發明微積分的。”

  這我知道。

  世界上最早的微積分文獻,就是萊布尼茨寫的。

  而且後世包括現在我們所用的微積分符號,也都是萊布尼茨的符號,而非牛頓的。

  牛頓和萊布尼茨是在各自的國家獨立發明出微積分的。牛頓自稱是1671年完成了微積分的發明,不過他沒有將結果公布。而萊布尼茨是1684年發表了微積分的論文。

  牛頓看到萊布尼茨的微積分所造成的學術界轟動,就拿出自己多年前的未發表的文章,聲稱“這東西我早就發明出來了,微積分的成果和歸屬權應該屬於我。”

  而後事情就發展成了科學史上著名的公案,牛頓與萊布尼茨就微積分的成果歸屬和優先權的爭奪。

  不過兩人的微積分側重點不同。牛頓側重於從運動學來考慮,畢竟要貼合他自己的牛頓力學體係。而萊布尼茨更側重於從幾何學方麵來考慮。

  “其實,按照我們常規思路,這種小球滾落的最速曲線問題按理說是一個動力學問題,屬於力學範疇。”車小之回歸了正題,“但約翰·伯努利厲害就厲害在,他居然將這件事和光學結合在了一起。光在空氣中的速度比在水中的速度慢,如果上層是水,下層是空氣,你畫一下光的傳播路徑,會發現這個折線和最速曲線有些相似。約翰認為,最速曲線中小球下落和光在不同介質傳播有一個共同點,是時間最短。因為根據幾何光學的費馬原理,光之所以不走直線,其實是為了保證最終的時間是最短的。如果有很多很多乃至無數層不同介質堆疊到一起,再讓光去傳播,所得到的曲線應該就是最速下落曲線。換句話來說,解決最速曲線問題所依靠的不是力學定律,而是折射定律,sinθ1/v1=sinθ2/v2=C。根據折射定律得出最速曲線問題的方程解,是x=[c(2θ-sin2θ)]/2,y=[c(1s2θ)]/2。怎麽樣,這個方程組耳熟嗎?”

  我皺眉想了想,“圓滾線?”

  “沒錯。所以這個曲線就多了一個名字,叫速降線。”說著,車小之同時還用手機搜了一張圓滾線的圖像給我們看了看,“多說幾句。你們仔細看看圓滾線,不覺得這種線條有些眼熟嗎?”

  “?”

  “這樣,我把中間拆開,分到左右兩側。”她說著,居然還走到講台前,用粉筆在黑板上畫了起來,“再在中間連上橫線,下麵也連上。然後再在底下加上一麵牆。”

  我認真地盯著黑板看了幾看,“小屋子?”

  “……我畫的明明是故宮建築。”車小之滿頭黑線地說道,“不過能看出來我畫的是古代的房屋建築就好。其實古代的匠人很早以前就知道運用這種曲線了。他們把房屋的屋頂設計成這種形狀,自然不隻是為了美觀,還是為了能讓下雨時,雨水能以最快的速度滑下去。”

  說到這裏,車小之禁不住歎了口氣,“真是令人惋惜啊。我國古人們大多隻注重實用性,而不會去深究其背後的原理。類似的情況還有很多很多,我們國家過去曾無數次站在世界的科學前沿,卻又毫不猶豫地轉身棄之而去。”

  沒有一個對待科學的正確態度,這是我們國家古人們最大的失敗。

  “……咦?”我突然驚咦一聲,猛地扭頭看了看米奇。

  天王寺注意到了我的奇怪反應,好奇地問道:“主人,你怎麽了?”

  “沒……沒什麽。”我眨了眨眼睛,看著米奇,“我就是突然想起一年多前,我和米奇部長黑了校園網播放保加利亞妖王那件事了。”

  “那件事啊。”蘇浩天也回憶起來,“當時有警方介入,你們倆很快就被揪出來了,然後校方就聯係了你們的家長。”

  因為我的母親很早就去世了,父親陳伯寅當時還在埃及打DIO……啊不對,他當時是在埃及探險。而陳九枝畢竟也是我很遠很遠的遠親,以往都沒什麽聯係的。所以一年前的事件,是我哥哥陳雲龍代替我的家長跟校方商談的。

  而米奇的話,當時……

  “咦?”回憶到這裏,蘇浩天也想起了那件事情,一臉怪異地看向米奇,“米奇部長,我記得一年前來學校的是你母親對吧?”

  “米奇的母親?”趙湘怡也回想起來了,“啊,是那位漂亮的外國人吧?老師們私底下一直在討論那個外國人呢。說起來,米奇的母親好像……就是叫伯努利?”

  “嗯。”米奇點了點頭,推了一下眼鏡,“我的母親確實是個瑞士人,名叫塞利娜·伯努利。不過你們可別想太多了,我母親隻是個普通人,祖父倒曾是位數學老師,祖母是位詩人。”

  眾人不禁一陣驚呼,沒想到米奇居然是混血兒,這我們可完全看不出來呀。

  “我的名字會是米奇,其實吧,也是因為我母親比較喜歡看迪?尼的動畫。”米奇部長微微笑道:“再加上我父親姓米,於是便給我起了米奇這樣一個名字。英文名的話,就是Mickey·Bernoulli。”

  原來如此。

  如果你父親姓唐的話,恐怕你就要叫唐老鴨了吧。

  不過不開玩笑地說,伯努利家族真的是一個傳奇。

  就好比愛因斯坦的後代也不一定全部都成為數學物理專家,就算有那麽一兩位一心撲在了科學事業上,也未必能做出震驚世界的成就。

  正因如此,就算有人和我說,伯努利家族有什麽獨特的天才基因——這種狗屁不通的話,說不定我還真的會信。從這個角度來說,如果米奇真的是伯努利家族的後裔,那他年紀輕輕卻如此出色,我便不覺得稀奇了。