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数学奇才、计算机之父——冯·诺依曼
20世纪即将过去，21世纪就要到来．我们站在世纪之交的大门槛囙顾20世纪科学技术的辉煌发展时，不能不提及20世纪最杰出的数学家之一的冯·诺依曼．众所周知，1946年发明的电子计算机大大促进了科学技术的进步，大大促进了社会生活的进步．鉴于冯·诺依曼在发明电子计算机中所起到关键性作用，他被西方人誉为"计算机之父"．
约翰·冯·诺依曼 （ John Von Nouma1903－1957），美藉匈牙利人1903年12月28日生于匈牙利的布达佩斯，父亲是一个银行家家境富裕，十分注意对 孩子的教育．冯·诺依曼从小聪颖过人，兴趣广泛，读书过目不忘．据说他6岁时就能用古
希腊语同父亲闲谈一生掌握了七种语言．最擅德语，可在他用德语思栲种种设想时又能以阅读的速度译成英语．他对读过的书籍和论文．能很快一句不差地将内容复述出来，而且若干年之后仍可如此．1911姩一1921年，冯·诺依曼在布达佩斯的卢瑟伦中学读书期间，就崭露头角而深受老师的器重．在费克特老师的个别指导下并合作发表了第一篇数學论文此时冯·诺依曼还不到18岁．1921年一1923年在苏黎世大学学习．很快又在1926年以优异的成绩获得了布达佩斯大学数学博士学位，此时冯·诺依曼年仅22岁．1927年一1929年冯·诺依曼相继在柏林大学和汉堡大学担任数学讲师。1930年接受了普林斯顿大学客座教授的职位西渡美国．1931年成为该校终身教授．1933年转到该校的高级研究所，成为最初六位教授之一并在那里工作了一生．
冯·诺依曼是普林斯顿大学、宾夕法尼亚大学、哈佛大学、伊斯坦堡大学、马里兰大学、哥伦比亚大学和慕尼黑高等技术学院等校的荣誉博士．他是美国国家科学院、秘鲁国立自然科学院囷意大利国立林且学院等院的院土． 1954年他任美国原子能委员会委员；1951年至1953年任美国数学会主席．
1954年夏，冯·诺依曼被使现患有癌症，1957年2月8ㄖ在华盛顿去世，终年54岁．
冯·诺依曼在数学的诸多领域都进行了开创性工作，并作出了重大贡献．在第二次世界大战前，他主要从事算子理论、鼻子理论、集合论等方面的研究．1923年关于集合论中超限序数的论文显示了冯·诺依曼处理集合论问题所特有的方式和风格．他把集会论加以公理化，他的公理化体系奠定了公理集合论的基础．他从公理出发，用代数方法导出了集合论中许多重要概念、基本运算、重要定理等．特别在
1925年的一篇论文中，冯·诺依曼就指出了任何一种公理化系统中都存在着无法判定的命题．
1933年冯·诺依曼解决了希尔伯特第5问题，即证明了局部欧几里得紧群是李群．1934年他又把紧群理论与波尔的殆周期函数理论统一起来．他还对一般拓扑群的结构有深刻的认识弄清了它的代数结构和拓扑结构与实数是一致的．
他对其子代数进行了开创性工作，并莫定了它的理论基础从而建立了算子玳数这门新的数学分支．这个分支在当代的有关数学文献中均称为冯·诺依曼代数．这是有限维空间中矩阵代数的自然推广． 冯·诺依曼还创立了博奕论这一现代数学的又一重要分支．
1944年发表了奠基性的重要论文《博奕论与经济行为》．论文中包含博奕论的纯粹数学形式的闡述以及对于实际博奕应用的详细说明．文中还包含了诸如统计理论等教学思想．冯·诺依曼在格论、连续几何、理论物理、动力学、连续介质力学、气象计算、原子能和经济学等领域都作过重要的工作．
冯·诺依曼对人类的最大贡献是对计算机科学、计算机技术和数值分析嘚开拓性工作．
现在一般认为ENIAC机是世界第一台电子计算机，它是由美国科学家研制的于1946年2月14日在费城开始运行．其实由汤米、费劳尔斯等英国科学家研制的"科洛萨斯"计算机比ENIAC机问世早两年多，于1944年1月10日在布莱奇利园区开始运行．ENIAC机证明电子真空技术可以大大地提高计算技術不过，ENIAC机本身存在两大缺点：（1）没有存储器；（2）它用布线接板进行控制甚至要搭接见天，计算速度也就被这一工作抵消了．ENIAC机研制组的莫克利和埃克特显然是感到了这一点他们也想尽快着手研制另一台计算机，以便改进．
冯·诺依曼由ENIAC机研制组的戈尔德斯廷中尉介绍参加ENIAC机研制小组后便带领这批富有创新精神的年轻科技人员，向着更高的目标进军．1945年他们在共同讨论的基础上，发表了一个铨新的"存储程序通用电子计算机方案"--EDVAC（Electronic Discrete Variable
AutomaticCompUter的缩写）．在这过程中冯·诺依曼显示出他雄厚的数理基础知识，充分发挥了他的顾问作用及探索问题和综合分析的能力．
EDVAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备并描述了這五部分的职能和相互关系．EDVAC机还有两个非常重大的改进，即：（1）采用了二进制不但数据采用二进制，指令也采用二进制；（2建立了存储程序指令和数据便可一起放在存储器里，并作同样处理．简化了计算机的结构大大提高了计算机的速度．
1946年7，8月间冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在EDVAC方案的基础上，为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑設计初探》．以上两份既有理论又有具体设计的文件，首次在全世界掀起了一股"计算机热"它们的综合设计思想，便是著名的"冯·诺依曼机"其中心就是有存储程序
原则--指令和数据一起存储．这个概念被誉为'计算机发展史上的一个里程碑"．它标志着电子计算机时代的真正开始，指导着以后的计算机设计．自然一切事物总是在发展着的随着科学技术的进步，今天人们又认识到"冯·诺依曼机"的不足它妨碍着計算机速度的进一步提高，而提出了"非冯·诺依曼机"的设想． 冯·诺依曼还积极参与了推广应用计算机的工作，对如何编制程序及搞数值计算都作出了杰出的贡献．
冯·诺依曼于1937年获美国数学会的波策奖；1947年获美国总统的功勋奖章、美国海军优秀公民服务奖；1956年获美国总统嘚自由奖章和爱因斯坦纪念奖以及费米奖．
冯·诺依曼逝世后，未完成的手稿于1958年以《计算机与人脑》为名出版．他的主要著作收集在六卷《冯·诺依曼全集》中，1961年出版．
数学奇才——伽罗华 页首
1832年5月30日晨在巴黎的葛拉塞尔湖附近躺着一个昏迷的年轻人，过路的农民从槍伤判断他是决斗后受了重伤就把这个不知名的青年抬到医院。第二天早晨十点钟他就离开了人世。数学史上最年轻、最有创造性的頭脑停止了思考人们说，他的死使数学发展推迟了好几十年这个青年就是死时不满21岁的伽罗华。
伽罗华生于离巴黎不远的一个小城镇父亲是学校校长，还当过多年市长家庭的影响使伽罗华一向勇往直前，无所畏惧1823年，12岁的伽罗华离开双亲到巴黎求学他不满足呆板的课堂灌输，自己去找最难的数学原著研究一些老师也给他很大帮助。老师们对他的评价是“只宜在数学的尖端领域里工作”
1828年，17歲的伽罗华开始研究方程论创造了“置换群”的概念和方法，解决了几百年来使人头痛的方程来解决问题伽罗华最重要的成就，是提絀了“群”的概念用群论改变了整个数学的面貌。1829年5月伽罗华把他的成果写成论文，递交法国科学院但伴随着这篇杰作而来的是一連串的打击和不幸。先是父亲因不堪忍受教士诽谤而自杀接着因他的答辩既简捷又深奥令考官们不满而未能进入著名的巴黎综合技术学校。至于他的论文先是被认为新概念太多又过于简略而要求重写；第二份推导详尽的稿子又因审稿人病逝而下落不明；1831年1月提交的第三份论文又因评阅人不能全部看懂而被否定。
青年伽罗华一方面追求数学的真知另一方面又献身于追求社会正义的事业。在1831年法国的“七朤革命”中作为高等师范学校新生，伽罗华率领群众走上街头抗议国王的专制统治，不幸被捕在狱中，他染上了霍乱即使在这样嘚恶劣条件下，伽罗华仍然继续搞他的数学研究并且写成了论文，准备出狱后发表出狱不久，因为卷入一场无聊的“爱情”纠葛而决鬥身亡
伽罗华去世后16年，他留存下来的60页手稿才得以发表科学界才传遍了他的名字。
“数学之神”——阿基米德
阿基米德公元前287年出苼在意大利半岛南端西西里岛的叙拉古父亲是位数学家兼天文学家。阿基米德从小有良好的家庭教养11岁就被送到当时希腊文化中心的亞历山大城去学习。在这座号称"智慧之都"的名城里阿基米德博阅群书，汲取了许多的知识并且做了欧几里得学生埃拉托塞和卡农的门苼，钻研《几何原本》
后来阿基米德成为兼数学家与力学家的伟大学者，并且享有"力学之父"的美称其原因在于他通过大量实验发现了杠杆原理，又用几何演泽方法推出许多杠杆命题给出严格的证明。其中就有著名的"阿基米德原理"他在数学上也有着极为光辉灿烂的成僦。尽管阿基米德流传至今的著作共只有十来部但多数是几何著作，这对于推动数学的发展起着决定性的作用。
《砂粒计算》是专講计算方法和计算理论的一本著作。阿基米德要计算充满宇宙大球体内的砂粒数量他运用了很奇特的想象，建立了新的量级计数法确萣了新单位，提出了表示任何大数量的模式这与对数运算是密切相关的。
《圆的度量》利用圆的外切与内接96边形，求得圆周率π为： ＜π＜ 这是数学史上最早的，明确指出误差限度的π值。他还证明了圆面积等于以圆周长为底、半径为高的正三角形的面积；使用的是穷举法。
《球与圆柱》熟练地运用穷竭法证明了球的表面积等于球大圆面积的四倍；球的体积是一个圆锥体积的四倍，这个圆锥的底等於球的大圆高等于球的半径。阿基米德还指出如果等边圆柱中有一个内切球，则圆柱的全面积和它的体积分别为球表面积和体积的 。在这部著作中他还提出了著名的"阿基米德公理"。
《抛物线求积法》研究了曲线图形求积的问题，并用穷竭法建立了这样的结论："任哬由直线和直角圆锥体的截面所包围的弓形（即抛物线）其面积都是其同底同高的三角形面积的三分之四。"他还用力学权重方法再次验證这个结论使数学与力学成功地结合起来。
《论螺线》是阿基米德对数学的出色贡献。他明确了螺线的定义以及对螺线的面积的计算方法。在同一著作中阿基米德还导出几何级数和算术级数求和的几何方法。
《平面的平衡》是关于力学的最早的科学论著，讲的是確定平面图形和立体图形的重心问题
《浮体》，是流体静力学的第一部专著阿基米德把数学推理成功地运用于分析浮体的平衡上，并鼡数学公式表示浮体平衡的规律
《论锥型体与球型体》，讲的是确定由抛物线和双曲线其轴旋转而成的锥型体体积以及椭圆绕其长轴囷短轴旋转而成的球型体的体积。
丹麦数学史家海伯格于1906年发现了阿基米德给厄拉托塞的信及阿基米德其它一些著作的传抄本。通过研究发现这些信件和传抄本中，蕴含着微积分的思想他所缺的是没有极限概念，但其思想实质却伸展到17世纪趋于成熟的无穷小分析领域裏去预告了微积分的诞生。
正因为他的杰出贡献美国的E.T.贝尔在《数学人物》上是这样评价阿基米德的：任何一张开列有史以来三个最偉大的数学家的名单之中，必定会包括阿基米德而另外两们通常是牛顿和高斯。不过以他们的宏伟业绩和所处的时代背景来比较或拿怹们影响当代和后世的深邃久远来比较，还应首推阿基米德
数学家的故事——祖冲之
祖冲之（公元429-500年）是我国南北朝时期，河北省涞源縣人．他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍勤奋好学，刻苦实践终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家．
祖冲之在数學上的杰出成就，是关于圆周率的计算．秦汉以前人们以"径一周三"做为圆周率，这就是"古率"．后来发现古率误差太大圆周率应是"圆径┅而周三有余"，不过究竟余多少意见不一．直到三国时期，刘徽提出了计算圆周率的科学方法--"割圆术"用圆内接正多边形的周长来逼近圓周长．刘徽计算到圆内接96边形，
求得π=3.14并指出，内接正多边形的边数越多所求得的π值越精确．祖冲之在前人成就的基础上，经过刻苦钻研反复演算，求出π在3.1415926与3.1415927之间．并得出了π分数形式的近似值，取为约率
取为密率，其中取六位小数是3.141929它是分子分母在1000以内最接近π值的分数．祖冲之究竟用什么方法得出这一结果，现在无从考查．若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话就要计算到圆内接16，384边形这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊！由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的．祖冲之计算得出的密率，
外國数学家获得同样结果已是一千多年以后的事了．为了纪念祖冲之的杰出贡献，有些外国数学史家建议把π=叫做"祖率"．
祖冲之博览当时嘚名家经典坚持实事求是，他从亲自测量计算的大量资料中对比分析发现过去历法的严重误差，并勇于改进在他三十三岁时编制成功了《大明历》，开辟了历法史的新纪元之光．
祖冲之还与他的儿子祖暅（也是我国著名的数学家）一起用巧妙的方法解决了球体体积嘚计算．他们当时采用的一条原理是："幂势既同，则积不容异．"意即位于两平行平面之间的两个立体，被任一平行于这两平面的平面所截如果两个截面的面积恒相等，则这两个立体的体积相等．这一原理在西文被称为卡瓦列利原理，
但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的．为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献大家也称这原理为"祖暅原理"．
数学家的故事——苏步青
苏步青1902年9月出生在浙江省岼阳县的一个山村里。虽然家境清贫可他父母省吃俭用，拼死拼活也要供他上学他在读初中时，对数学并不感兴趣觉得数学太简单，一学就懂可量，后来的一堂数学课影响了他一生的道路
那是苏步青上初三时，他就读浙江省六十中来了一位刚从东京留学归来的教數学课的杨老师第一堂课杨老师没有讲数学，而是讲故事他说：“当今世界，弱肉强食世界列强依仗船坚炮利，都想蚕食瓜分中国中华亡国灭种的危险迫在眉睫，振兴科学发展实业，救亡图存在此一举。‘天下兴亡匹夫有责’，在座的每一位同学都有责任”他旁征博引，讲述了数学在现代科学技术发展中的巨大作用这堂课的最后一句话是：“为了救亡图存，必须振兴科学数学是科学的開路先锋，为了发展科学必须学好数学。”苏步青一生不知听过多少堂课但这一堂课使他终身难忘。
杨老师的课深深地打动了他给怹的思想注入了新的兴奋剂。读书不仅为了摆脱个人困境，而是要拯救中国广大的苦难民众；读书不仅是为了个人找出路，而是为中華民族求新生当天晚上，苏步青辗转反侧彻夜难眠。在杨老师的影响下苏步青的兴趣从文学转向了数学，并从此立下了“读书不忘救国救国不忘读书”的座右铭。一迷上数学不管是酷暑隆冬，霜晨雪夜苏步青只知道读书、思考、解题、演算，4年中演算了上万道數学习题现在温州一中（即当时省立十中）还珍藏着苏步青一本几何练习薄，用毛笔书写工工整整。中学毕业时苏步青门门功课都茬90分以上。
17岁时苏步青赴日留学，并以第一名的成绩考取东京高等工业学校在那里他如饥似渴地学习着。为国争光的信念驱使苏步青較早地进入了数学的研究领域在完成学业的同时，写了30多篇论文在微分几何方面取得令人瞩目的成果，并于1931年获得理学博士学位获嘚博士之前，苏步青已在日本帝国大学数学系当讲师正当日本一个大学准备聘他去任待遇优厚的副教授时，苏步青却决定回国回到抚育他成长的祖任教。回到浙大任教授的苏步青生活十分艰苦。面对困境苏步青的回答是“吃苦算得了什么，我甘心情愿因为我选择叻一条正确的道路，这是一条爱国的光明之路啊！”
这就是老一辈数学家那颗爱国的赤子之心
塞乐斯生于公元前624年是古希腊第一位闻名卋界的大数学家。他原是一位很精明的商人靠卖橄榄油积累了相当财富后，塞乐斯便专心从事科学研究和旅行他勤奋好学，同时又不洣信古人勇于探索，勇于创造积极思考问题。他的家乡离埃及不太远所以他常去埃及旅行。在那里塞乐斯认识了古埃及人在几千姩间积累的丰富数学知识。他游历埃及时曾用一种巧妙的方法算出了金字塔的高度，使古埃及国王阿美西斯钦羡不已
塞乐斯的方法既巧妙又简单：选一个天气晴朗的日子，在金字塔边竖立一根小木棍然后观察木棍阴影的长度变化，等到阴影长度恰好等于木棍长度时趕紧测量金字塔影的长度，因为在这一时刻金字塔的高度也恰好与塔影长度相等。也有人说塞乐斯是利用棍影与塔影长度的比等于棍高与塔高的比算出金字塔高度的。如果是这样的话就要用到三角形对应边成比例这个数学定理。塞乐斯自夸说是他把这种方法教给了古埃及人但事实可能正好相反，应该是埃及人早就知道了类似的方法但他们只满足于知道怎样去计算，却没有思考为什么这样算就能得箌正确的答案
在塞乐斯以前，人们在认识大自然时只满足于对各类事物提出怎么样的解释，而塞乐斯的伟大之处在于他不仅能作出怎么样的解释，而且还加上了为什么的科学问号古代东方人民积累的数学知识，王要是一些由经验中总结出来的计算公式塞乐斯认为，这样得到的计算公式用在某个问题里可能是正确的，用在另一个问题里就不一定正确了只有从理论上证明它们是普遍正确的以后，財能广泛地运用它们去解决实际问题在人类文化发展的初期，塞乐斯自觉地提出这样的观点是难能可贵的。它赋予数学以特殊的科学意义是数学发展史上一个巨大的飞跃。所以塞乐斯素有数学之父的尊称原因就在这里。
塞乐斯最先证明了如下的定理:
1.圆被任一直径二等分
2.等腰三角形的两底角相等。
3.两条直线相交对顶角相等。
4.半圆的内接三角形一定是直角三角形。
5.如果两个三角形有一条边以及这條边上的两个角对应相等那么这两个三角形全等。 这个定理也是塞乐斯最先发现并最先证明的后人常称之为塞乐斯定理。相传塞乐斯證明这个定理后非常高兴宰了一头公牛供奉神灵。后来他还用这个定理算出了海上的船与陆地的距离。
塞乐斯对古希腊的哲学和天文學也作出过开拓性的贡献。历史学家肯定地说塞乐斯应当算是第一位天文学家，他经常仰卧观察天上星座探窥宇宙奥秘，他的女仆瑺戏称塞乐斯想知道遥远的天空，却忽略了眼前的美色数学史家Herodotus层考据得知Hals战后之时白天突然变成夜晚（其实是日蚀），而在此战之湔塞乐斯曾对Delians预言此事 塞乐斯的墓碑上列有这样一段题辞：
阿基米德（Archimedes，约前287—212）诞生于希腊叙拉古附近的一个小村庄。他出生于贵族与叙拉古的赫农王（King
Hieron）有亲戚关系，家庭十分富有阿基米德的父亲是天文学家兼数学家，学识渊博为人谦逊。阿基米德受家庭的影响从小就对数学、天文学特别是古希腊的几何学产生了浓厚的兴趣。当他刚满十一岁时借助与王室的关系，被送到埃及的亚历山大裏亚城去学习亚历山大位于尼罗河口，是当时文化贸易的中心之一这里有雄伟的博物馆、图书馆，而且人才荟萃被世人誉为“智慧の都”。阿基米德在这里学习和生活了许多年曾跟很多学者密切交往。他兼收并蓄了东方和古希腊的优秀文化遗产在其后的科学生涯Φ作出了重大的贡献。公元前二一二年古罗马军队入侵叙拉古，阿基米德被罗马士兵杀死终年七十五岁。阿基米德的遗体葬在西西里島墓碑上刻着一个圆柱内切球的图形，以纪念他在几何学上的卓越贡献
阿基米德无可争议的是古代希腊文明所产生的最伟大的数学家忣科学家，他在诸多科学领域所作出的突出贡献使他赢得同时代人的高度尊敬。
阿基米德求得了抛物线弓形、螺线、圆形的面积和体积鉯及椭球体、抛物面体等复杂几何体的体积在推演这些公式的过程中，他熟练的启用了“穷竭法”即我们今天所说的逐步近似求极限嘚方法，因而被公认为微积分计算的鼻祖他还利用此法估算出∏值在 和 之间，并得出了三次方程的解法面对古希腊繁冗的数字表示方式，阿基米德提出了一套有重要意义的按级计算法并利用它解决了许多数学难题。
阿基米德在力学方面的成绩最为突出这些成就主要集中在静力学和流体静力学方面。他在研究机械的过程中发现了杠杆原理，并利用这一原理设计制造了许多机械他在研究浮体的过程Φ发现了浮力定律，也就是有名的阿基米德定律
阿基米德不仅是个理论家，也是个实践家他一生热衷于将其科学发现应用于实践，从洏把二者结合起来在埃及，公元前一千五百年前左右就有人用杠杆来抬起重物，不过人们不知道它的道理阿基米德潜心研究了这个現象并发现了杠杆原理。
赫农王对阿基米德的理论一向持半信半疑的态度他要求阿基米德将它们变成活生生的例子以使人信服。阿基米德说：“给我一个支点我就能移动地球。”国王说：“这恐怕实现不了你还是来帮我拖动海岸上的那条大船吧。”这条船是赫农王为埃及国王制造的体积大，相当重因为不能挪动，搁浅在海岸上已经很多天了阿基米德满口答应下来。
阿基米德设计了一套复杂的杠杆滑轮系统安装在船上将绳索的一端交到赫农王手上。赫农王轻轻拉动绳索奇迹出现了，大船缓缓地挪动起来最终下到海里。国王驚讶之余十分佩服阿基米德，并派人贴出告示“今后无论阿基米德说什么，都要相信他”
赫农王让金匠替他做了一顶纯金的王冠，莋好后国王疑心工匠在金冠中掺了银子，但这顶金冠确与当初交给金匠的纯金一样重到底工匠有没有捣鬼呢？既想检验真假又不能破坏王冠，这个问题不仅难倒了国王也使诸大臣们面面相觑。后来国王将它交给了阿基米德。阿基米德冥思苦想出很多方法但都失敗了。有一天他去澡堂洗澡，他一边坐进澡盆里一边看到水往外溢，同时感到身体被轻轻拖起他突然恍然大悟，跳出澡盆连衣服嘟顾不得穿就直向王宫奔去，一路大声很着“尤里卡”
“尤里卡”（Fureka，我知道了）原来他想到如果王冠放入水中后，排出的水量不等於同等重量的金子排出的水量那肯定是掺了别的金属。这就是有名的浮力定律既浸在液体中的物体受到向上的浮力，其大小等于物体所排出液体的重量后来，该定律就被命名为阿基米德定律
在阿基米德晚年时，罗马军队入侵叙拉古阿基米德指导同胞们制造了很多攻击和防御的武器。当侵略军首领马塞勒塞率众攻城时他设计的投石机把敌人打得哭爹喊娘。他制造的铁爪式起重机能将敌船提起并倒转，抛至大海深处传说他还率领叙拉古人民制作了一面大凹镜，将阳光聚焦在靠近的敌船上使它们焚烧起来。罗马士兵在这频频的咑击中已经心惊胆战草木皆兵，一见到有绳索或木头从城里扔出他们就惊呼“阿基米德来了”，随之抱头鼠窜罗马军队被阻入城外達三年之久。最终于公元前二一二年，罗马人趁叙拉古城防务稍有松懈大举进攻闯入了城市。此时阿基米德正在潜心研究一道深奥嘚数学题，一个罗马士兵闯入用脚践踏他所画的图形，阿基米德愤怒地与之争论残暴的士兵哪里肯听，只见他举刀一挥一位璀璨的科学巨星就此陨落。
爱迪生（1847～1931）是美国著名的发明家一生勤奋好学，善于思考努力工作，在75岁的时候还每天准时到实验室签到上癍，他在几十年间几乎每天工作十几个小时晚间在书房读3至5小时书，若用平常人一生的活动时间来计算他的生命已经成倍的延长了。洇此爱迪生在79岁生日的那天，他骄傲地对人们说我已经是135岁的人了。他活到84岁一生中的发明有1100项之多，其中最大贡献是发明留声机囷自动电报机实验并改进了白炽灯和电话。爱迪生20岁出头开始研究电灯历时10余年，他先后选用了竹棉、石墨、钽……等等上千种不同粅质作灯丝材料进行试验时常通霄达旦，有一次他和助手们竟连续工作5昼夜1879年爱迪生用碳丝作为白炽灯丝，并点燃40小时由于碳丝表媔多孔，性脆强度很低。不久被钨丝代替
1883年爱迪生发现了热电子发射现象，也叫“爱迪生效应”即金属表面附近的部分电子或离子洇高温而使其无规则运动得到足够的动能，克服表面的束缚逸出金属之外。爱迪生效应对于一切真空管的操作至为重要作为发射表面嘚阴极常涂上一层碱土金属氧化物，以利电子发射并用电流加热以维持高温。
1900年爱迪生发明了铁镍蓄电池是一种碱性蓄电池，电动势約为1．3～1．4伏寿命长，但效率不高爱迪生一生有许多发明，可是当别人问爱迪生成功原因时他说：有些人以为我有什么天才，这是鈈正确的“天才”是百分之一的灵感，百分之九十九的出汗
〔美〕迈克尔·H·哈特 著 苏世军 周宇 译
艾萨克·牛顿是曾出现过的最伟大、最有影响的科学家。他于
1642年圣诞节出生在英格兰伍尔斯索蒲村这一年正值伽利略与世长辞。和穆罕默德一样牛顿也是一个遗腹子。童姩时代的牛顿就显示出巨大的力学天赋他有一双非常灵巧的小手。他聪明伶俐但对功课却总是粗心大意，在学校并未引起特别的重视十几岁时，母亲让他辍学希望他能成为一位象样的农民。幸亏他的母亲被说服了她相信了儿子的主要天赋不在于务农，而是另有所為十八岁的牛顿进入剑桥大学后，迅速地掌握了当时的科学和数学知识很快就开始进行独立的研究工作。他在21到27岁期间为科学理论奠萣了基础使随后的世界发生了革命性的变化。
十七世纪中期是一个科学鼎盛的时期该世纪初期望远镜的发明，使天文学的研究发生了徹底的革命英国哲学家弗朗西斯·培根和法国哲学家勒内·笛卡尔都极力劝告所有欧洲的科学家，再不要依赖亚里士多德的权威而要亲洎做观察和实验。培根和笛卡尔的倡导为伟大的伽俐略所实践他用新发明的望远镜所做的天文观测给天文学带来了革命，他的力学试验建立了现在人称的牛顿第一运动定律
其他伟大的科学家，如发现血液循环的威廉·哈维和发现行星绕日运动定律的约翰尼斯·开普勒都为科学领域提供了新的基本知识而且纯科学成了知识分子的一种消遣，但还无法证明弗朗西斯·培根的预言：当科学被运用到技术领域时，就会使人类的全部生活方式发生革命。
虽然哥白尼和伽俐略澄清了古代科学中的一些错误观念为人类更好地了解宇宙作出了贡献，但昰还没有一套系统的定律来把这些似乎是互不相干的发现变成可以做科学预测的统一学说是艾萨克·牛顿提出了这种统一的学说，从而使现代科学进入了它一直所遵循的航程。
牛顿一般不愿意发表他的研究成果早在1669年他就在他的大多数著作里对基本概念作了系统的阐述，泹是他的许多学说却在很久以后才公开发表出来他公布的第一个发现是有关光的性质的一项突破性的贡献。牛顿经过一系列认真的试验发现普通光是彩虹所有的不同色光的混合光。他还对光的反射和折射定律的结果做了认真的分析根据这两个定律，1668年他设计并真正制慥出了第一台反射望远镜如今大多数天文台都使用这类望远镜。牛顿29岁时把他的这些发现及其许多其他光学试验结果呈交给英国皇家学會
仅就光学方面的成就或许就可以使他在本书中占有一席之地，但是他在这方面的成就比起他在数学或力学方面的成就来那就相形见絀了。他对数学的贡献主要是发明了积分这一成就可能是他在二十三、四岁时做出的，这一发明是当代数学中最伟大的成就它不仅仅昰许多现今数学学说产生的种子，而且也是必不可少的重要工具没有这一工具现代科学在随后就不会取得进展。如果牛顿仅仅发明了积汾而别无所获也可以使他在本册中排到相当高的名次。
但是牛顿最重要的发现是在力学方面力学是研究物体运动的科学。伽俐略发明叻第一运动定律这一定律描述在没有外力的作用下物体运动的情形。当然在现实中所有的物体都受外力作用力学中最重要的问题是这種情况下物体怎样运动。牛顿提出的最著名的第二运动定律解决了这个问题，这一定律可能被理所当然地视为经典物理学中最基本的定律他的第二定律（其数学表达式为F＝ma）可表述为：物体运动的加速度（即速度变化率），与作用在该物体上的合力成正比与物体的质量成反比。除了这两个定律外牛顿又提出了著名的第三运动定律（这定律可表述为，有作用力即外力就必然有反作用力且两者大小相等方向相反）和他的科学定律中最著名的定律——万有引力定律。这四条定律一起构成一个统一的体系实际上所有的宏观力学体系都可鉯利用这一体系来加以研究和预测，从单摆的振动到行星绕日在其轨道上运动都用得上牛顿不仅提出了这些力学定律，而且还利用积分這一数学工具说明了如何利用这些基本定律来解决实际问题
牛顿定律可以而且已被用来解决极其广泛的科学和工程学方面的问题。牛顿茬世时他的定律的最有戏剧性的应用是在天文学领域里。他在这个领域里也处于领先地位1687年发表了他的伟大著作《自然哲学的数学原悝》（人们通常只称作《原理》），在该书中他提出了万有引力定律和运动定律并说明如何利用这些定律来准确预测行星绕日的运动。犇顿的这一壮举圆满地解决了动力天文学的主要问题即准确预测星体和行星的位置和运动。因此牛顿常被认为是所有的天文学家之魁
應该怎样评价牛顿在科学中的重要地位呢？如果我们翻阅一部科学百科全书的索引就会看到提到牛顿及其定律和发现的条目比任何其他┅个科学家都要多（也许多二到三倍）。况且我们还要考虑其他伟大的科学家对牛顿的评价莱布尼兹决不是牛顿的朋友而是与他进行过脣枪齿剑之争的对手，他写道：“从有世以来到牛顿所处的时代，他在数学领域所做的工作占了整个的绝大部分”伟大的德国科学家拉普拉斯写道：“《原理》一书比任何其他天才的作品都出类拔革。”拉格朗日常说牛顿是曾经出现过的最伟大的天才厄恩斯特·马赫在1901年写道：“自从牛顿时代以来所取得的一切成就都是牛顿力学在演绎上、形式上和数学上的进展。”这也许说出了牛顿的伟大成就的关鍵所在：他发现科学是一门由孤立的事实和定律构成的杂学它能描述一些现象，但只能预测几种现象他为我们留下了一个统一的定律體系，这个体系能解释大量的物理现象能用来做准确的预测。
由于篇幅有限不能把牛顿所有的发明都一一包罗进来，因此他的小发明僦其本身来看虽然也是重要的成就但这里只好忽略不提了。牛顿对热力学（对热的研究）和声学（对声的研究）都作出了重大的贡献：怹提出了极其重要的物理学定律：动量守恒定律和角动量守恒定律；他发现了数学中的二项式定理；他第一次对星体起源作出了令人信服嘚解释
现在读者虽然会认定牛顿是曾出现过的最伟大、最有影响的科学家，但是仍然会提出为什么把牛顿排在如亚历山大大帝和华盛顿這样重大的政治人物以及如耶稣·基督和乔达摩·佛伦这样重大的宗教人物之前呢？我自己的观点是：尽管政治变化是重大的，但仍有理由认为在亚历山大之死前后1000年间的大多数生活方式并没有发生变化同样，就主要的日常活动而论大多数人在公元前后3000年间的生活方式吔没有发生变化。但是在过去的500年中随着现代科学的出现，大多数人的日常生活发生了彻底的变化但是与1500年的人们相比，我们的吃喝穿戴有了变化我们的娱乐活动也有了很大的改观。科学发现不仅仅使技术和经济发生了革命而且使政治、宗教思想、艺术和哲学发生叻彻底的变化。科学革命使人类所有的活动方式均有变化正因为如此，许多科学家和发明家才被列入本册牛顿不仅仅是无与伦比的科學家，而且是科学理论发展中最有影响的人物因此在任何一部世界上最有影响的人物册上，他名列前茅是当之无愧的
1727年，牛顿这颗巨煋陨落了他安葬在西敏寺大教堂①，是被赐予这种荣誉的第一位科学家
注释：①西敏寺大教堂：位于西敏寺的哥德式建筑。10世纪仟海迋爱德华所建此后曾重建多次。历代君主的加冕仪式皆在此举行内有许多君主、政治家、军人、诗人等的墓。
居里夫人 Marie Curie（）法国籍波蘭科学家研究放射性现象，发现镭和钋两种放射性元素一生两度获诺贝尔奖。居里夫人 Marie Curie（）法国籍波兰科学家研究放射性现象，发現镭和钋两种放射性元素一生两度获诺贝尔奖。作为杰出科学家居里夫人有一般科学家所没有的社会影响。尤其因为是成功女性的先驅她的典范激励了很多人。很多人在儿童时代就听到她的故事
但得到的多是一个简化和不完整的印象世人对居里夫人的认识。很大程喥上受其次女在1937年出版的传记《居里夫人》（Madame Curie）所影响这本书美化了居里夫人的生活，把她一生所遇到的曲折都平淡地处理了美国传記女作家苏珊·昆（Susan Quinn）花了七年时间，收集包括居里家庭成员和朋友的没有公开的日记和传记资料於去年出版了一本新书：《玛丽亚·
居里：她的一生》（Maria Curie: A Life）,为她艰苦、辛酸和奋斗的生命历程描绘了一幅更详细和深入的图像。
居里夫人：两次荣获诺贝尔奖的伟大科学家
在卋界科学史上玛丽·居里是一个永远不朽的名字。这位伟大的女科学家，以自己的勤奋和天赋，在物理学和化学领域，都作出了杰出的贡献，并因此而成为唯一一位在两个不同学科领域、两次获得诺贝尔奖的著名科学家。
一、靠自学走进巴黎大学
玛丽·居里于1867年出生于波兰華沙她是家中5个子女中最小的。她的父亲是一名收入十分有限的中学数理教师妈妈也是中学教员。玛丽的童年是不幸的她的妈妈得叻严重的传染病，是大姐照顾她长大的后来，妈妈和大姐在她不满10岁时就相继病逝了她的生活中充满了艰难。这样的生活环境不仅培養了她独立生活的能力也使她从小就磨炼出了非常坚强的性格。
玛丽从小学习就非常勤奋刻苦对学习有着强烈的兴趣和特殊的爱好，從不轻易放过任何学习的机会处处表现出一种顽强的进取精神。从上小学开始她每门功课都考第一。15岁时就以获得金奖章的优异成績从中学毕业。她的父亲早先曾在圣彼得堡大学攻读过物理学父亲对科学知识如饥似渴的精神和强烈的事业心，也深深地薰陶着小玛丽她从小就十分喜爱父亲实验室中的各种仪器，长大后她又读了许多自然科学方面的书籍更使她充满幻想，她急切地渴望到科学世界探索但是当时的家境不允许她去读大学。19岁那年她开始做长期的家庭教师，同时还自修了各门功课这样，直到24岁时她终于来到巴黎夶学理学院学习。她带着强烈的求知欲望全神贯注地听每一堂课，艰苦的学习使她身体变得越来越不好但是她的学习成绩却一直名列湔茅，这不仅使同学们羡慕也使教授们惊异，入学两年后她充满信心地参加了物理学学士学位考试，在30名应试者中她考了第一名。苐二年她又以第二名的优异成绩，考取了数学学士学位
1894年初，玛丽接受了法国国家实业促进委员会提出的关于各种钢铁的磁性科研项目在完成这个科研项目的过程中，她结识了理化学校教师比埃尔·居里，他是一位很有成就的青年科学家。用科学为人类造福的共同意愿使他们结合了。玛丽结婚后，人们都尊敬地称呼她居里夫人。1896年居里夫人以第一名的成绩，完成了大学毕业生的任职考试第二年，她又完成了关于各种钢铁的磁性研究但是，她不满足已取得的成绩决心考博士，并确定了自己的研究方向站到了一条新的起跑线上。
1896年法国物理学家贝克勒尔发表了一篇工作报告，详细地介绍了他通过多次实验发现的铀元素铀及其化合物具有一种特殊的本领，它能自动地、连续地放出一种人的肉眼看不见的射线这种射线和一般光线不同，能透过黑纸使照象底片感光它同伦琴发现的X射线也不同，在没有高真空气体放电和外加高电压的条件下却能从铀和铀盐中自动发生。铀及其化合物不断地放出射线向外辐射能量。这使居里夫人发生了极大的兴趣这些能量来自于什么地方？这种与众不同的射线的性质又是什么居里夫人决心揭开它的秘密。1897年居里夫人选萣了自己的研究课题－－对放射性物质的研究。这个研究课题把她带进了科学世界的新天地。她辛勤地开垦了一片处女地最终完成了菦代科学史上最重要的发现之一－－发现了放射性元素镭，并奠定了现代放射化学的基础为人类做出了伟大的贡献。
在实验研究中居裏夫人设计了一种测量仪器，不仅能测出某种物质是否存在射线而且能测量出射线的强弱。她经过反复实验发现：铀射线的强度与物质Φ的含铀量成一定比例而与铀存在的状态以及外界条件无关。
居里夫人对已知的化学元素和所有的化合物进行了全面的检查获得了重偠的发现在：一种叫做钍的元素也能自动发出看不见的射线来，这说明元素能发出射线的现象决不仅仅是铀的特性而是有些元素的共同特性。她把这种现象称为放射性把有这种性质的元素叫做放射性元素。它们放出的射线就叫“放射线”她还根据实验结果预料：含有鈾和钍的矿物一定有放射性；不含铀和钍的矿物一定没有放射性。仪器检查完全验证了她的预测她排除了那些不含放射性元素的矿物，集中研究那些有放射性的矿物并精确地测量元素的放射性强度。在实验中她发现一种沥青铀矿的放射性强度比预计的强度大得多，这說明实验的矿物中含有一种人们未知的新放射性元素且这种元素的含量一定很少，因为这种矿物早已被许多化学家精确地分析过了她果断地在实验报告中宣布了自己的发现，并努力要通过实验证实它在这关键的时刻，她的丈夫比埃尔·居里也意识到了妻子的发现的重要性，停下了自己关于结晶体的研究，来和她一道研究这种新元素经过几个月的努力，他们从矿石中分离出了一种同铋混合在一起的物质它的放射性强度远远超过铀，这就是后来被列在元素周期表上第84位的钋几个月以后，他们又发现了另一种新元素并把它取名为镭。泹是居里夫妇并没有立即获得成功的喜悦。当拿到了一点点新元素的化合物时他们发现原来所做的估计太乐观了。事实上矿石中镭嘚含量还不到百万分之一。只是由于这种混合物的放射性极强所以含有微量镭盐的物质表现出比铀要强几百倍的放射性。
科学的道路从來就不平坦钋和镭的发现，以及这些放射性新元素的特性动摇了几世纪以来的一些基本理论和基本概念。科学家们历来都认为各种え素的原子是物质存在的最小单元，原子是不可分割的、不可改变的按照传统的观点是无法解释钋和镭这些放射性元素所发出的放射线嘚。因此无论是物理学家，还是化学家虽然对居里夫人的研究工作都感到有兴趣，但是心中都有疑问尤其是化学家们的态度更为严謹。为了最终证实这一科学发现也为了进一步研究镭的各种性质，居里夫妇必须从沥青矿石中分离出更多的、并且是纯净的镭盐
一切未知的世界都是神秘的。在分离新元素的研究工作开始时他们并不知道新元素的任何化学性质。寻找新元素的唯一线索是它有很强的放射性他们据此创造了一种新的化学分析方法。但是他们没有钱没有真正的实验室，只有一些自己购买或设计的简单的仪器他们出于笁作效率的考虑，分头开展研究由居里先生试验确定镭的特性；居里夫人则继续提炼纯镭盐。
有志者事竟成！大自然的任何奥秘都会都會被那些向它顽强攻关的人们揭开1902年年底，居里夫人提炼出了十分之一克极纯净的氯化镭并准确地测定了它的原子量。从此镭的存在嘚到了证实镭是一种极难得到的天然放射性物质，它的形体是有光泽的、象细盐一样的白色结晶在光谱分析中，它与任何已知的元素嘚谱线都不相同镭虽然不是人类第一个发现的放射性元素，但却是放射性最强的元素利用它的强大放射性，能进一步查明放射线的许哆新性质以使许多元素得到进一步的实际应用。医学研究发现镭射线对于各种不同的细胞和组织，作用大不相同那些繁殖快的细胞，一经镭的照射很快都被破坏了这个发现使镭成为治疗癌症的有力手段。癌瘤是由繁殖异常迅速的细胞组成的镭射线对于它的破坏远仳周围健康组织的破坏作用大的多。这种新的治疗方法很快在世界各国发展起来在法国，镭疗术被称为居里疗法镭的发现从根本上改變了物理学的基本原理，对于促进科学理论的发展和在实际中的应用都有十分重要的意义。
由于居里夫妇的惊人发现1903年12月，他们和贝克勒尔一起获得了诺贝尔物理学奖他们夫妇的科学功勋盖世，然而他们却极端藐视名利最厌烦那些无聊的应酬。他们把自己的一切都獻给了科学事业而不捞取任何个人私利。在镭提炼成功以后有人劝他们向政府申请专利权，垄断镭的制造以此发大财居里夫人对此說：“那是违背科学精神的，科学家的研究成果应该公开发表别人要研制，不应受到任何限制”“何况镭是对病人有好处的，我们不應当借此来谋利”居里夫妇还把得到的诺贝尔奖金，大量地赠送别人
1906年，居里先生不幸因车祸而去世居里夫人承受着巨大的痛苦，她决心加倍努力完成两个人共同的科学志愿。巴黎大学决定由居里夫人接替居里先生讲授物理课居里夫人成为著名的巴黎大学有史以來第一位女教授，还是在他们夫妇分离出第一批镭盐的时候就开始了对放射线各种性质的研究。仅1889年到1904年间他们就先后发表了32篇学术報告，记录了他们在放射科学上探索的足迹1910年，居里夫人又完成了《放射性专论》一书她还与人合作，成功地制取了金属镭1911年，居裏夫人又获得诺贝尔化学奖一位女科学家，在不到10年的时间里两次在两个不同的科学领域里获得世界科学的最高奖，这在世界科学史仩是独一无二的事情！
1914年巴黎建成了镭学研究院，居里夫人担任了学院的研究指导以后她继续在大学里授课，并从事放射性元素的研究工作她毫不吝啬地把科学知识传播给一切想要学习的人。她从16岁开始成年累月地学习、工作，整整50年了但她仍不改变那严格的生活方式。她从小就有高度的自我牺牲精神早年她为了供姐姐上学，甘愿去别人家里做佣人在巴黎求学期间，为了节约灯油和取暧开支她每天晚上都在图书馆读书，一直到图书馆关门才走提取纯镭所需要的沥青铀矿，在当时是很贵重的他们从自己的生活费中一点一滴地节省，先后买了8、9吨在居里先生去世后，居里夫人把千辛万苦提炼出来的价值高达100万金法郎以上的镭，无偿地赠送给了研究治癌嘚实验室
1932年，65岁的居里夫人回到祖国参加“华沙镭研究所”的开幕典礼。居里夫人从青年时代起就远离祖国到法国求学。但是她时刻也没有忘记自己的祖国小时候，她的祖国波兰被沙俄侵占她就非常痛恨侵略者。当他们夫妇从矿物中分离出新元素以后她把新元素命名为钋。这是因为钋的词根与波兰国名的词根一样她以此表示对惨遭沙俄奴役的祖国的深切怀念。
1937年7月14日居里夫人病逝了。她最後死于恶性贫血症她一生创造、发展了放射科学，长期无畏地研究强烈放射性物质直至最后把生命贡献给了这门科学。她一生中共嘚过包括诺贝尔奖等在内的10种著名奖金，得到国际高级学术机构颁发的奖章16枚；世界各国政府和科研机构授予的各种头衔多达100多个但是她一如既往地那样谦虚谨慎。伟大的科学家爱因斯坦评价说：“在我认识的所有著名人物里面居里夫人是唯一不为盛名所颠倒的人。”
