第337章保罗·潘勒韦的奇点理论

作者:蔡泽禹 加入书签推荐本书

(mechanica,1736)的第一卷中探讨了这一问题。首先,他假设在初始时刻,质点p位于点a,且有一个垂直于oa方向的初速度va,因此它的移动轨迹将会是一个椭圆,长轴为aa',o是其中一个焦点。之后,欧拉假设垂直于oa的速度va不断减小直到零。这样,椭圆就会不断变扁,同时点a'会不断接近点o,当va减为零时,椭圆会与线段oa重合。

莱昂哈德·欧拉提出了一个与达朗贝尔不同的结论:他首先设想质点有一个垂直于oa且不为0的速度va,因此它的运动轨迹会是一个焦点为o,长轴为aa'的椭圆。接着,他减小速度va,直到它变成0,这样椭圆就会不断变扁,这时,点a'就会不断接近点o。当椭圆扁到极限时,椭圆轨道上的运动就会变为点a和点o之间来回的直线运动,完全不一样了。

通过把轨道的几何形状和点p的运动速度推向极限,欧拉得到了这个奇特的结论。当然,他这个取极限的方法也没什么根据。而且就像达朗贝尔那样,欧拉也设定o是抽象的几何点,没有任何实在物体,而要有个物体的话,至少在某种程度上能够证明点p回弹是合理的。此外,这个解释显然给引力中心赋予了一种斥力,一些牛顿力学的反对者指责椭圆运动中也存在这样的悖论。他们不理解,为什么每颗行星都会花费一半的时间远离吸引着它的太阳。

拉普拉斯:模棱两可的调和

像欧拉和达朗贝尔这样两个当时最杰出的理论学者,却在这样一个看起来十分普通的力学问题上得出了相反的结论。显然,这个问题并不简单。但毫无疑问,他们的后辈很快会尝试终结这场科学争论。1799年,皮埃尔·西蒙·拉普拉斯(pie

e-simon laplace),这位世纪之交的重要数学家在他的《天体物理》(traite de mecanique celeste)一书中阐述了他的观点。

拉普拉斯先是回顾了不断压扁椭圆,通过取极限来计算物体落向引力中心的运动规律的方法。接下来,他强调:“朝向焦点的椭圆运动(原文如此)与被压扁到极限的椭圆轨道上的运动有着本质的区别。在前一种情况下,物体会越过焦点,然后会飞到和起始位置同样远的地方;后一种情况下,物体会经过焦点,然后回到起始点。若在远日点(点a),物体具有一个运动轨迹切线方向的速度,不管这个速度多小,它都会引起这种差异。但这种差异不会影响物体抵达焦点所用的时间。”

不论是原文,还是把笔误“椭圆运动”更正为“直线运动”之后,这段话都显得十分模糊。靠着不指名道姓地宣称达朗贝尔(前一种情况)和欧拉(后一种情况)都是对的,拉普拉斯似乎完成了一个壮举,调和了不可调和的矛盾。实际上,虽然他对达朗贝尔的结论没有任何异议,但是他使用了欧拉的证明方式。他引入了无穷扁的椭圆这一有趣的概念,意思就是说,

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