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数学家的故事

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数学家高斯的故事

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数学家的故事
18世纪欧洲最伟大的数学家——拉格朗日

拉格朗日（1736—1813），法国著名的数学家、力学家、天文学家，变分法的开拓者和分析力学的奠基人。他曾获得过18世纪“欧洲最大之希望、欧洲最伟大的数学家”的赞誉。
拉格朗日出生在意大利的都灵。由于是长子，父亲一心想让他学习法律，然而，拉格朗日对法律毫无兴趣，偏偏喜爱上文学。
直到16岁时，拉格朗日仍十分偏爱文学，对数学尚未产生兴趣。16岁那年，他偶然读到一篇介绍牛顿微积分的文章《论分析方法的优点》，使他对牛顿产生了无限崇拜和敬仰之情，于是，他下决心要成为牛顿式的数学家。
在进入都灵皇家炮兵学院学习后，拉格朗日开始有计划地自学数学。由于勤奋刻苦，他的进步很快，尚未毕业就担任了该校的数学教学工作。20岁时就被正式聘任为该校的数学副教授。从这一年起，拉格朗日开始研究“极大和极小”的问题。他采用的是纯分析的方法。1758年8月，他把自己的研究方法写信告诉了欧拉，欧拉对此给予了极高的评价。从此，两位大师开始频繁通信，就在这一来一往中，诞生了数学的一个新的分支——变分法。
1759年，在欧拉的推荐下，拉格朗日被提名为柏林科学院的通讯院士。接着，他又当选为该院的外国院士。
1762年，法国科学院悬赏征解有关月球何以自转，以及自转时总是以同一面对着地球的难题。拉格朗日写出一篇出色的论文，成功地解决了这一问题，并获得了科学院的大奖。拉格朗日的名字因此传遍了整个欧洲，引起世人的瞩目。两年之后，法国科学院又提出了木星的4个卫星和太阳之间的摄动问题的所谓“六体问题”。面对这一难题，拉格朗日毫不畏惧，经过数个不眠之夜，他终于用近似解法找到了答案，从而再度获奖。这次获奖，使他赢得了世界性的声誉。
1766年，拉格朗日接替欧拉担任柏林科学院物理数学所所长。在担任所长的20年中，拉格朗日发表了许多论文，并多次获得法国科学院的大奖：1722年，其论文《论三体问题》获奖；1773年，其论文《论月球的长期方程》再次获奖；1779年，拉格朗日又因论文《由行星活动的试验来研究彗星的摄动理论》而获得双倍奖金。
在柏林科学院工作期间，拉格朗日对代数、数论、微分方程、变分法和力学等方面进行了广泛而深入的研究。他最有价值的贡献之一是在方程论方面。他的“用代数运算解一般n次方程（n＞4）是不能的”结论，可以说是伽罗华建立群论的基础。
最值得一提的是，拉格朗日完成了自牛顿以后最伟大的经典著作——《论不定分析》。此书是他历经37个春秋用心血写成的，出版时，他已50多岁。在这部著作中，拉格朗日把宇宙谱写成由数字和方程组成的有节奏的旋律，把动力学发展到登峰造极的地步，并把固体力学和流体力学这两个分支统一起来。他利用变分原理，建立起了优美而和谐的力学体系，可以说，这是整个现代力学的基础。伟大的科学家哈密顿把这本巨著誉为“科学诗篇”。
1813年4月10日，拉格朗日因病逝世，走完了他光辉灿烂的科学旅程。他那严谨的科学态度，精益求精的工作作风影响着每一位科学家。而他的学术成果也为高斯、阿贝尔等世界著名数学家的成长提供了丰富的营养。可以说，在此后100多年的时间里，数学中的很多重大发现几乎都与他的研究有关。

在火车出现之前，人们在陆地上的运输和旅行，主要是靠人和其他动物进行的。但是不论是人还是其他动物，都有同样的缺点：速度缓慢，易受天气变化影响，需要中途休息和补充食物。那么，能不能制造一种机器来代替人和其他动物进行运输和旅行呢？被誉为“火车之父”的英国蒸汽机车发明家史蒂芬孙把这个设想变成了现实。
童年时代的梦想
1781年6月9日，史蒂芬孙出生于英国一个贫苦的矿工家庭。他的父亲是煤矿里一个看管蒸汽机的司炉工，母亲是一个普通的家庭妇女。全家8口人，主要靠父亲微薄的收入来维持生活，日子过得十分艰难。史蒂芬孙上不起学，8岁那年，他就去给人家放牛了。
除了替人家放牛之外，史蒂芬孙还有一项工作就是给在煤矿工作的父亲送饭。每次来到父亲工作的锅炉房，他都会被那些不停转动着的机器迷住，他总是出神地看着锅炉中熊熊燃烧的烈火，忘情地听着机器隆隆转动的声音。他很想弄明白：它们为什么可以自动转起来，而且力量会这么大？他想，自己长大以后，要是也能像父亲那样当一个司炉工，操纵巨大的蒸汽机干活，那该多好！
放牛的时候，他就常用泥巴来做自己想像中的蒸汽机，锅炉、汽缸、飞轮等各种各样的部件都有。
14岁那年，史蒂芬孙真的当上了一名见习司炉工，负责给蒸汽机添煤、加油和擦拭机器零件。看着机器在自己的操作下飞快地转动，他高兴极了。但是时间久了，他觉得只是看着机器转动不过瘾。他开始在心里琢磨起来：这机器是怎么转动起来的？它的内部结构是什么样的？
有一天，别人都下班回家了，史蒂芬孙一个人偷偷地把蒸汽机拆开了，他把所有的零件都仔细观察了一遍。但拆散容易装配难，他忙乎了好半天，才勉强把蒸汽机重新安装好。回家的路上，他老是提心吊胆，担心蒸汽机第二天转动不了。谁知道第二天一发动，那台蒸汽机比平时转得还要好。这次成功拆装之后，他的胆子也大多了，以后就经常这样拆了又装，装了又拆，把那台蒸汽机的各个零件都摸了个透。
兴趣是最好的老师。史蒂芬孙多么渴望自己也能造出一台机器。他模仿着拆装过的那台蒸汽机，试着画了一张草图送给煤矿的工程师看。工程师看后，高兴地拍着他的肩膀说：“好啊，有志气的孩子，希望你多读书，多掌握科学知识，将来发明一台比蒸汽机更好的机器！”可是，史蒂芬孙从小没有进过学校门，怎么读得懂高深的理论书籍呢？
17岁的小学生
没有文化知识，就很难搞出发明创造。于是，17岁的史蒂芬孙第一次走进了学校，他要从小学一年级开始读起。史蒂芬孙每天晚上都和七八岁的儿童坐在一起上课。他像羊群里的骆驼，鸡群里的仙鹤那么突出。
“嘻嘻，傻大个！”
“嘿嘿，笨蛋！”
教室外面常常会传来这样的讥笑声。小学里的许多学生都讥笑这位“大学生”并没有在念大学，却是在念小学。然而，史蒂芬孙不怕羞，不怕讥笑，他毫不介意，只顾埋头苦读。史蒂芬孙白天要到矿上上班，为了多挣些钱养家糊口，休息时间他还要替人家修理钟表、擦皮鞋，每天累得筋疲力尽。可是到了晚上，史蒂芬孙总是第一个进教室，专心听讲，埋头学习。放学以后，别人都睡了，他还在昏暗的灯光下复习功课、做作业。由于他勤奋好学，刻苦用功，很快就掌握了许多科学知识。
1803年，史蒂芬孙被提升为煤矿的机械修理工。1810年的一天，矿上的一台运煤车突然出了故障，许多机械师都找不出毛病在什么地方。史蒂芬孙看了一会儿，就对总工程师说：“让我试试吧。”那些机械师都不相信他，认为一个“毛头小子”怎能把机器修好呢，但史蒂芬孙很快就把运煤车修好了。煤矿经理知道这件事后，马上把史蒂芬孙提升为机械师。
发明火车
史蒂芬孙在煤矿工作时，每天看到运煤工人总是用力地把煤从矿井里一点点地背出来，工作非常辛苦，就萌发了一个伟大的念头：他要制造一辆既可以运很多煤又跑得很快的蒸汽机车。于是他就埋头设计起这样的机车来。
1814年，史蒂芬孙造出了一台名叫“半统靴号”的火车头。当他驾驶这个火车头，在煤矿进行试车表演时，很多人都嘲笑这辆只能拖30吨货物，每小时只能走六七公里，样子像笨鸭子一样丑，走起路来像地震一样响的破车。还有一些不怀好意的人竟然到处造谣，说：火车的声音很响，这会使牛受惊，不敢吃草，从而牛奶就没有了；鸡鸭受惊，从而蛋就没有了；而且火车的烟筒里会放出毒气，将杀绝飞鸟；火星四溅，将酿成火灾；倘若锅炉爆炸，后果更是不堪设想，乘客将遭断手折骨之痛！一些原来赞成火车试验的官员，听到这些谣言也开始极力反对，并且非常肯定地说用蒸汽机车做交通工具是根本不可能的。
面对技术上的困难和这些谣言带来的压力，史蒂芬孙并没有像另外一些也在发明火车的人那样灰心丧气，止步不前。他始终相信自己发明的火车会给人类带来巨大的帮助，因此鼓足勇气，总结经验，决心继续研究和改进火车。
1825年9月27日，天还没有大亮，居住在英国斯多林克顿的许多男女老少就纷纷起床了。他们有的步行，有的骑马，向同一个地方赶去。他们去干什么呢？原来，史蒂芬孙要在那里举行一次试车表演。正当机车缓缓启动时，一个青年骑马疾驰而来，他大声叫喊着要与史蒂芬孙的火车比试比试。于是，火车和马开始了一场惊心动魄的比赛。
一开始，只见火车缓慢行驶，而马则狂奔不已。一会儿后，火车的安全阀升起来了，鼓风机嘶鸣着，腾起团团烟雾，车速逐渐加快，很快火车与马并驾齐驱了。再过一会儿，火车毫无倦意，一往直前，马却渐渐累了。越往后，马就越显得力不从心，被火车甩得越来越远。
这条飞奔的钢铁长龙，可载重90吨，乘客400人，最高时速24公里。这就是世界上的第一列火车——“旅行号”。
从此，火车得到了人们普遍的称赞和重视，正式登上了历史舞台，使陆上交通运输的发展，进入了一个崭新的时期。史蒂芬孙那不畏艰辛，百折不回，勤奋学习，勇于创新的精神，受到了全世界人民的称赞，也永远值得我们学习。
相关链接：火车名称的由来
19世纪初期，蒸汽机早已发明了，并在工业上得到广泛使用。于是有人打上了蒸汽机的主意，想把蒸汽机装上轮子，代替马来拉车，希望制造出能行走的蒸汽机。当然，蒸汽机的力气比马要大多了，可以拉上好几节车厢。由于蒸汽机是烧煤的，要点火后才能产生蒸汽带动车轮滚动，行走时烟筒里有时还会冒出火来，所以就有了“火车”这个名称。

哈罗德·艾格顿(Harold Edgerton)，1903年生于美国内布拉斯加州的弗里蒙镇，父亲是个小镇律师和报人。哈罗德从小就爱动脑筋，10岁时，他就用一个铁皮桶制成的一盏探照灯，轰动了整座学校。由于家境并不富裕，他半工半读地在内布拉斯加大学读到毕业，当过电器匠、架设电线员、运煤工人和电影放映师。大学毕业后，他进入麻省理工学院继续深造。
在攻读硕士学位时，他发明了一种光线强烈的测量马达旋速定时灯，而这种频闪闪光灯改变了他的一生。
在此后的时间里，哈罗德·艾格顿与“灯光”紧紧联系在了一起。二战期间，哈罗德被派往英国去开发一种超强灯光，供盟军飞机夜间在纳粹占领下的欧洲上空进行侦察飞行时使用，而他在两个星期内就完成了任务，为盟军及时了解敌情作出了卓越的贡献。
此外，他还发明了一种使电流通过一个装有氙气的电子管，制造出耀眼的快速闪光的频闪闪光灯，被他自己称之为“万能上帝的罐装闪电”。还有那些装在摄影机和复印机中、机场跑道两旁、摩天大楼上以及汽车引擎点火定时器内的频闪闪光灯，也都是他的杰作。
然而，哈罗德·艾格顿最让人们熟知的，却是他作为摄影师拍出的“跨世纪照片”。
他使用百分之一秒的闪光，拍摄到子弹射穿扑克牌的瞬间，一点牛奶落到桌面上时产生的优美皇冠状图样，一只蜂鸟仿佛在空中静止了的那一刹那，凭借着他所开创的“跨世纪照片”，我们现在已经知道猫舔牛奶时是舌的两面都使用的，蝙蝠是尾膜捕捉猎物的，手枪的后座力是不影响瞄准的——因为后座力是在子弹射出之后才产生影响。
多年来，艾格顿那些令人看得眼花缭乱的照片已成为科学及现代艺术的经典作。美国大都会现代艺术馆差不多像对待毕加索的绘画那样对待它们，经常把它们挂出来展览。
“别把我当作艺术家看待，我是发明家和工程师，我追求的是事实。”话虽如此说，他还是扔掉了好几十张牛奶滴落的照片，才终于拍到了那张有个牛奶皇冠的迷人照片。
哈罗德·艾格顿还是一位肯把自己的发明成果与人分享的人。在他看来，分享知识就是共同努力去发现新知识，在与人分享的过程中，自我则可以完全抛开。他的一个学生回忆说，有一次，他得意洋洋地向老师提出了一个有关自动频闪闪光的新构想。哈罗德微笑着说：“这个构想不错，让我们共同来开发吧!”而后来那位学生发现，哈罗德在多年前便已经有了这样的构想。
事实上，在哈罗德的成就中，有大部分是从他和他的学生间随便交谈中得到的。例如有一次，在对蝙蝠进行试验时，哈罗德想不出怎样才能把活的食物以相当于蝙蝠疾飞猎食时的速度投掷给蝙蝠，但是后来他的一个学生想出了一个用发射炮弹的方式来发射蠕虫，这对后来改进地对空导弹的性能起到了一定的作用。而许多学生日后也成为他在科学事业上的伙伴。他在他的实验室外设了个展览厅，把他的新发明都放在里面任人参观。他说：“申请专利是合情合理的，但不应该搞技术保密。”他还说：“如果你能搜罗到聪明人帮忙，工作便会容易得多。”
同时，哈罗德·艾格顿也能称得上是学生们的“心理医生”。一次，他从实验室回家时，看到一个中国女学生坐在长椅上低泣。他在她旁边坐了一会儿，然后带她回去一起吃晚饭。到家后，他叫他的妻子艾斯特带她去看他的书房，那名学生惊奇地发现，在墙的一面都是学生的签名。艾斯特对她说：“这些人都是博士的学生，并且都曾一度失败过，但大多数现在已站起来了，如果你也属于这种情况，请签上你的名字吧!”那名女学生默默地签上了她的名字。
哈罗德·艾格顿是美国麻省理工学院的著名教授，教的是电子仪器学，实验室是他经常呆的地方。他也很喜欢他的学生在午茶时间到他家中小叙，实际上这也是一种小型科学论坛。实际上，整个世界都可以称得上是哈罗德的实验室。上世纪50年代，他曾和法国著名海洋探险家古斯托乘坐“卡力索呆”潜艇一起到海洋深处探险，他还曾在撒哈拉沙漠追踪本世纪历时最久的日蚀；他又用声纳来探测威尼斯圣马可水道，寻找相传已久的大名鼎鼎的勒克索柱是否在水道底下；他也曾把在恩尼威托克岛进行的核弹爆炸摄入镜头，又在加勒比海探查西班汽船所载的黄金。他还一再去搜寻苏格兰尼斯湖水怪，因为他深信其中确有奥秘之处。他精力旺盛，常常坐在楼梯扶手上从3层楼一直滑落到底下。“要是你在早上3点钟还不醒来做点事，那你就是浪费时间。”这是他很爱说的一句话。
1968年，哈罗德年满65岁，已经到了校方强制退休的年龄。可是他却半开玩笑地说：“要我退休，恐怕我的脑子不会答应。”事实上，他只是从讲台上退了下来，更加专心致志地搞他的科研，他唯一的消遣方式就是在他取名为“闪击奇妙的光”的实验室中跑来跑去，口中吹着贝多芬和莫扎特乐曲。就这样，他继续在科学领域探索了近20年。
在他83岁那年，中风和一次心脏病猝发使他的脑子和动作都迟钝了下来。每天傍晚他从实验室走向他的住所时，他要在校园的长椅上坐上几次，学生向他打招呼时，他只是微笑着点头回答，看来此时说话已经变成他的一种负担了。
1988年12月，他发表他的一年一度的“灯光学”演讲时，忽然脑子变成一片空白，讲话结结巴巴，接着好一会一句话也讲不出来。随后他咧嘴笑道：“嗯，我本来是知道的，事实上，我还写过好几本书，不过，我现在已经老得有些忘记了，因此你们去看书好了。”
1990年1月4日，哈罗德·艾格顿平静地去世了，终年87岁。追悼会上，当时的美国总统乔治·布什致悼词说：“他非但是一位国际知名的科学家和发明家，也是一位划时代的摄影大师，更可贵的是他乐善好施，肯帮助别人，尤其是失败者，在他身上真正体现出了基督爱人知己的精神。”

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华罗庚（1910～1985），江苏省金坛人，我国著名数学家。他从小就有天才的数学头脑，在学习中特别善于动脑筋，以后全凭自学，一步一步登上科学的高峰。他先后担任过大学教授、数学研究所所长和中国科学院副院长，曾应邀到许多国家讲学，被公认为世界一流的数学权威。
华罗庚小时候，他的父亲开小杂货铺，家里穷得很。华罗庚一生下来就被装进一个箩筐里，顶上又盖一只箩筐。老人说这样可避邪消灾，所以给孩子起名为“罗庚”，很有些吉祥如意的意思。
华罗庚上学期间，并不是一个循规蹈矩的孩子，常常独出心裁，我行我素。而且把作业乱改一通，但这些并不能掩盖他的天资聪慧。华罗庚的数学天才大大超过了他的同学们。他上初中二年级时，教数学课的是法国留学生王维克。有一次王老师在课堂上提出一个有趣的问题：“今有物不知其几，三三数之剩二，五五数之剩三，七七数之剩二，问物几何？”过了好半天，竟没有一个学生能回答。王老师用眼扫视全班时，大部分学生都低着头，恐怕被老师喊起来回答。只有一个学生在桌上用笔紧张地算着。过了一会儿，这个学生果然举手要求回答了。他大声说：“是二十三。”王老师问：“大家说他回答的对不对？”教室里又是一片沉寂，同学们只是惊奇地看着站起来的那个学生，他就是很不起眼的华罗庚。王老师说：“他答对了。”接着老师告诉大家，这是我国古代算学经典之作的《孙子算经》里的一道名题。
在楚汉之争中，汉王刘邦的大将韩信，还用这个方法点兵呢！西方数家尊称它为“孙子定理”。王老师一再表扬华罗庚是个好学的孩子，前途不可限量。从此，同学们对华罗庚刮目相看了。其实，这年才刚满14岁的华罗庚，根本没看过《孙子算经》。他完全是靠动脑筋，凭聪明才智计算出来的。王维克发现华罗庚是个数学天才后，不断地鼓励他、帮助他，一步一步把他领入“数学王国”。经过许多年的勤奋努力，他进了清华大学，又去了英国剑桥大学进修。华罗庚终于成了一名自学成材的大数学家，在国际上也很有影响。