對(duì)流體力學(xué)做出巨大貢獻(xiàn)的杰出歷史人物

2017-02-27  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

伯努利(Daniel I Bernoulli ,1700~1782年)

瑞士著名科學(xué)世家伯努利家族的重要成員之一。1700年1月29日出生于荷蘭的格羅寧根。1782年3月17日卒于格羅寧根,終生獨(dú)身。1726~1733年在俄國圣彼堡科學(xué)院主持?jǐn)?shù)學(xué)部。伯努利具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和敏銳的洞察力,解決問題往往表現(xiàn)出他的獨(dú)創(chuàng)性。1725~1749年間,他曾十次獲得法國科學(xué)院的獎(jiǎng)金。第一次獲獎(jiǎng)時(shí)僅24歲,當(dāng)時(shí)他設(shè)計(jì)了一架用于海上測定時(shí)間的漏壺。他的研究領(lǐng)域包括數(shù)學(xué)、力學(xué)、磁學(xué)、潮汐、洋流、行星軌道等。他曾與瑞士數(shù)學(xué)家L歐拉和蘇格蘭數(shù)學(xué)家C馬克勞林合作撰寫關(guān)于潮汐的論文并獲獎(jiǎng)。

1738年他在施特拉斯堡出版了《水動(dòng)力學(xué)》一書,奠定了這一學(xué)科的基礎(chǔ),并因此獲得了極高的聲望。他提出理想流體的能量守恒定律,即單位重量液體的位置勢(shì)能、壓力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持恒定,后即稱為“伯努利定理”。在此基礎(chǔ)上,他又闡述了水的壓力、速度之間的關(guān)系,提出了流體速度增加則壓力減小這一重要結(jié)論。伯努利在固體力學(xué)方面亦有很多論著,如1735年提出懸臂梁振動(dòng)方程,1742年提出彈性振動(dòng)理論中的疊加原理。

歐拉 (Leohard Euler,1707~1783年)

瑞士數(shù)學(xué)家、力學(xué)家。1707年4月15日生于瑞士巴塞爾,1783年9月13日卒于俄國彼得堡。1727年,歐拉接受伯努利的建議,到俄國彼得堡科學(xué)院工作,1733年起繼伯努利擔(dān)任該院數(shù)學(xué)部主任。1735年因勞累導(dǎo)致右目失明。1741年應(yīng)邀到德國任柏林科學(xué)院院士,在柏林的25年間撰寫了大量著作,其中大部分送彼得堡科學(xué)院發(fā)表。1766年回俄國,不久全盲,但仍繼續(xù)從事科學(xué)研究,如對(duì)當(dāng)時(shí)的難題—月球運(yùn)動(dòng)理論進(jìn)行的綜合研究。研究成果由他口述,在大石板上書寫數(shù)學(xué)式,再由其子筆錄。歐拉一生雖歷盡挫折,但仍勤奮工作終身。逝世當(dāng)天下午,他還在石板上進(jìn)行演算,黃昏進(jìn)餐時(shí)討論計(jì)算新發(fā)現(xiàn)的天王星軌道的方案,夜晚中風(fēng)去世。

歐拉是18世紀(jì)著述最多的數(shù)學(xué)家,他的著述涉及當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,許多數(shù)學(xué)名詞都是以歐拉命名的,如“歐拉積分”、“歐拉數(shù)”、各種“歐拉公式”等。他同他的后繼者J.-L.拉格朗日一起完成了數(shù)學(xué)由用綜合方法到用分析方法的過渡。但是,兩人在風(fēng)格上迥然不同,歐拉以具體、細(xì)致著稱,拉格朗日則以善于抽象、概括見長。

歐拉將數(shù)學(xué)方法用于力學(xué),在力學(xué)各個(gè)領(lǐng)域中都有突出貢獻(xiàn):他是剛體動(dòng)力學(xué)和流體力學(xué)的奠基者,彈性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的開創(chuàng)人。在1736年出版的兩卷集《力學(xué)或運(yùn)動(dòng)科學(xué)的分析解說》中,他考慮了自由質(zhì)點(diǎn)和受約束質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)微分方程。歐拉在書中把力學(xué)解釋為“運(yùn)動(dòng)的科學(xué)”不包括“平衡的科學(xué)”(即靜力學(xué))。

在研究剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)和剛體動(dòng)力學(xué)中,他得出了最基本的結(jié)果,其中有:剛體定點(diǎn)有限運(yùn)動(dòng)等價(jià)于繞過定點(diǎn)某一軸的轉(zhuǎn)動(dòng);剛體定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)可用三個(gè)角度(稱為“歐拉角”)的變化來描述;剛體定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)角速度變化和外力矩的關(guān)系;定點(diǎn)剛體在不受外力矩時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,以及自由剛體的運(yùn)動(dòng)微分方程等。

這些成果均載于他的專著《剛體運(yùn)動(dòng)理論》(1765年)一書中。歐拉認(rèn)為,質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)微分方程可以應(yīng)用于液體(1750年)。他曾用兩種方法來描述流體的運(yùn)動(dòng),即分別根據(jù)空間固定點(diǎn)(1755年)和根據(jù)確定流體質(zhì)點(diǎn)(1759年)描述流體速度場。這兩種方法通常分別稱為“歐拉表示方法”和“拉格朗日表示法”。歐拉奠定了理想流體(假設(shè)流體不可壓縮,且其粘性可忽略)的運(yùn)動(dòng)理論基礎(chǔ),給出反映質(zhì)量守恒的連續(xù)性方程(1752年)和反映動(dòng)量變化規(guī)律的流體動(dòng)力學(xué)方程(1755年)。歐拉研究過弦、桿等彈性系統(tǒng)的振動(dòng)。他和伯努利一起分析過上端懸掛著的重鏈的振動(dòng)以及相應(yīng)的離散模型(掛有一串質(zhì)量的線)的振動(dòng)。他在伯努利的幫助下,得到彈性受壓細(xì)桿在失穩(wěn)后的撓曲線(elastica)的精確解。能使細(xì)桿產(chǎn)生這種撓曲的最小壓力后被稱為細(xì)桿的“歐拉臨界負(fù)載荷”。歐拉在應(yīng)用力學(xué)如彈道學(xué)、船舶理論、月球運(yùn)動(dòng)理論等方面也有研究。

歐拉寫有專著和論文800多種。1911年起出版《歐拉全集》計(jì)劃出74卷,已出72卷。他的著作大部分是用拉丁文寫的。

拉格朗日(Joseph-Louis Lagrange ,1735~1813年)

法國力學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1736年1月25日生于意大利都靈,1813年4月10日卒于巴黎。

拉格朗日20歲以前在都靈炮兵學(xué)校教數(shù)學(xué)課。1756年被選為柏林科學(xué)院外籍院士。1766年赴柏林科學(xué)院接替L歐拉,擔(dān)任物理數(shù)學(xué)部主任,直到1787年離開柏林到巴黎定居為止。1789年法國革命后,他從事度量衡米制改革,擔(dān)任法國經(jīng)度局*委員,并講授課程。1795年巴黎綜合工科學(xué)校成立,他和該校創(chuàng)立者G蒙日(1746~1818年)一起擔(dān)任主要的數(shù)學(xué)教員。他被拿破侖任命為參議員,封為伯爵,死后葬于巴黎先賢祠。

拉格朗日是分析力學(xué)的奠基人。他在所著《分析力學(xué)》(1788年)中,吸收并發(fā)展了歐拉、達(dá)朗貝爾等人的研究成果,應(yīng)用數(shù)學(xué)分析來解決質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系(包括剛體、流體)的力學(xué)問題。

拉格朗日繼歐拉之后研究過理想流體的運(yùn)動(dòng)方程,并最先提出速度勢(shì)和流函數(shù)的概念,成為流體無旋運(yùn)動(dòng)理論的基礎(chǔ)。他在《分析力學(xué)》中從動(dòng)力學(xué)普遍方程導(dǎo)出流體運(yùn)動(dòng)方程,著眼于流體質(zhì)點(diǎn),描述每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)自始至終的運(yùn)動(dòng)過程,這種方法現(xiàn)在稱為“拉格朗日方法”,以區(qū)別著眼于空間點(diǎn)的“歐拉方法”,但實(shí)際上這種方法歐拉也應(yīng)用過。1764~1778年,他因研究月球平動(dòng)等天體力學(xué)問題曾五次獲法國科學(xué)院獎(jiǎng)。在數(shù)學(xué)方面,拉格朗日是變分方法的奠基人之一;他對(duì)代數(shù)方程的研究為伽羅瓦群論的建立起了先導(dǎo)作用。

* 注:自從人類知道地球是圓球之后,就提出了經(jīng)度和緯度這個(gè)概念。緯度測量相對(duì)簡單些,天上的星星隨著地球的自轉(zhuǎn)自東向西運(yùn)動(dòng)著,海員們就可以在夜晚通過測量北極星和其他一些星體的位置來判斷自己所處的緯度。但經(jīng)度測量則相當(dāng)麻煩,人們無法像測量緯度那樣來測量經(jīng)度。18世紀(jì)初葉,英國國會(huì)成立了經(jīng)度委員會(huì),法國成立了經(jīng)度局,分別負(fù)責(zé)解決經(jīng)度測量這難題。

斯托克斯(George Gabriel stokes,1819~1903年)

英國力學(xué)家、數(shù)學(xué)家。1819年8月13日生于斯克林,1903年2月1日卒于劍橋。

斯托克斯從1849年起在劍橋大學(xué)任盧卡斯數(shù)學(xué)教授,1851年當(dāng)選皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1854年起任學(xué)會(huì)書記,30年后被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)長。斯托克斯為繼牛頓之后任盧卡斯數(shù)學(xué)教授、皇家學(xué)會(huì)書記、皇家學(xué)會(huì)會(huì)長這三項(xiàng)職務(wù)的第二個(gè)人。

斯托克斯的主要貢獻(xiàn)是對(duì)粘性流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究。納維爾從分子假設(shè)出發(fā),將歐拉關(guān)于流體運(yùn)動(dòng)方程推廣,1821年獲得帶有一個(gè)反映粘性的常數(shù)的運(yùn)動(dòng)方程。1845年斯托克斯從改用連續(xù)系統(tǒng)的力學(xué)模型和牛頓關(guān)于粘性流體的物理規(guī)律出發(fā),在《論運(yùn)動(dòng)中流體的內(nèi)摩擦理論和彈性體平衡和運(yùn)動(dòng)的理論》中給出粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本方程組,其中含有兩個(gè)常數(shù),這組方程后稱“納維爾-斯托克斯方程”,它是流體力學(xué)中最基本的方程組。1851年,斯托克斯在《流體內(nèi)摩擦對(duì)擺運(yùn)動(dòng)的影響》的研究報(bào)告中提出球體在粘性流體中作較慢運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力的計(jì)算公式,指明阻力與流速和粘滯系數(shù)成比例,這是關(guān)于阻力的“斯托克斯公式”。斯托克斯發(fā)現(xiàn)流體表面波的非線性特征,其波速依賴于波幅,并首次用攝動(dòng)方法處理了非線性波問題(1847年)。

斯托克斯對(duì)彈性力學(xué)也有研究,他指出各向同性彈性體中存在兩種基本抗力,即體積壓縮的抗力和對(duì)剪切的抗力,明確引入壓縮剛度的剪切剛度(1845年),證明彈性縱波是無旋容脹波(?),彈性橫波是等容畸變波(1849年)。

斯托克斯還在數(shù)學(xué)方面以場論中關(guān)于線積分和面積分之間的一個(gè)轉(zhuǎn)換公式(斯托克斯公式)而聞名。

馬赫(Ernst Mach,1838~1916年)

奧地利物理學(xué)家和哲學(xué)家。1838年12月18日生于摩拉維亞(今捷克斯洛伐克境內(nèi)),1916年2月19日卒于德國哈爾。馬赫早年就讀于維也納大學(xué),1860年以放電和電感應(yīng)方面的論文獲得博士學(xué)位,六年后任該校物理教授,以后轉(zhuǎn)入布拉格大學(xué)并長期在那里工作。他在力學(xué)、聲學(xué)、熱力學(xué)、實(shí)驗(yàn)心理學(xué)以及哲學(xué)方面都有貢獻(xiàn)。

馬赫用紋影技術(shù)研究飛行拋射體的工作最為人們所熟知,他在1887年起的幾篇論文中指出,在空氣中運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)出以聲速c傳播的球面擾動(dòng)波,當(dāng)物體的速度v大于 c時(shí),擾動(dòng)波的波前形成以物體為頂點(diǎn)的錐形包絡(luò)面(即所謂的“馬赫錐”),錐面母線與物體運(yùn)動(dòng)方向所形成的角度α與v、c的關(guān)系是sinα = c / v。1907年,L普朗特首次稱該錐角為“馬赫角”。1929年J阿克萊特鑒于比值v/c在空氣動(dòng)力學(xué)研究中日益顯示出重要性,建議用術(shù)語“馬赫數(shù)”表示這一比值。上世紀(jì)30年代末,“馬赫數(shù)”被引入英語文獻(xiàn),至今已成為表征流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的重要參數(shù)。

作為一個(gè)哲學(xué)家,馬赫對(duì)當(dāng)時(shí)物理學(xué)的許多基本觀點(diǎn)持懷疑態(tài)度。他在其重要著作《力學(xué)》中對(duì)經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空觀、運(yùn)動(dòng)觀、物質(zhì)觀作了深刻的批判。他的思想對(duì)A愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論起了一定的作用。廣義相對(duì)論是對(duì)經(jīng)典力學(xué)基本觀念的徹底革新。馬赫在《力學(xué)》中對(duì)力學(xué)史的研究也做出了貢獻(xiàn)。此外,他在該書中闡明了他的哲學(xué)觀點(diǎn),認(rèn)為物體只是許多感覺"要素"的復(fù)合。但列寧在《唯物主義和經(jīng)驗(yàn)批判主義》(1909年)中對(duì)馬赫的哲學(xué)觀點(diǎn)作了批判。

雷諾(O. Reynolds,1842-1912年)

英國力學(xué)家、物理學(xué)家和工程師。1842年8月23日生于北愛爾蘭。1867年畢業(yè)于劍橋大學(xué)王后學(xué)院。1868年出任曼徹斯特歐文學(xué)院(后改名為維多利亞大學(xué))的首席工程學(xué)教授。1877年當(dāng)選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1888年獲皇家勛章。雷諾是一位杰出的實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。他于1883年發(fā)表了一篇經(jīng)典性論文——《決定水流為直線或曲線運(yùn)動(dòng)的條件以及在平行水槽中的阻力定律的探討》。這篇文章以實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明水流分為層流與紊流兩種形態(tài),并提出以無量綱數(shù)Re(后被稱為“雷諾數(shù)”)作為判別兩種流態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)。

雷諾于1886年提出軸承的潤滑理論,1895年在湍流中引入有關(guān)應(yīng)力的概念。雷諾興趣廣泛,一生著作很多,其中近70篇論文都有很深遠(yuǎn)的影響。這些論文研究的內(nèi)容包括力學(xué)、熱力學(xué)、電學(xué)、航空學(xué)、蒸汽機(jī)特性等。他的成果曾匯編成《雷諾力學(xué)和物理學(xué)課題論文集》兩卷。

普朗特(Ludwig Prandtl,1875~1953年)

德國物理學(xué)家,近代力學(xué)奠基人之一。1875年2月4日生于弗賴辛。于1913~1918年間提出了舉力線理論和最小誘導(dǎo)阻力理論,后又提出舉力面理論等。1925年以后建立威廉皇家流體力學(xué)研究所,并兼任所長。以后改所改名為普朗特流體力學(xué)研究所。

普朗特的母親常年患病,因此普朗特的少年時(shí)期更多的時(shí)間是與父親一起度過的。普朗特的父親是個(gè)工學(xué)教授,與父親在一起的生活經(jīng)歷使普朗特養(yǎng)成了觀察自然、仔細(xì)體味的習(xí)慣。1894年普朗特進(jìn)入慕尼黑技術(shù)學(xué)院(Technische Hochschule Munich)學(xué)習(xí),6年后獲得博士學(xué)位。普朗特在慕尼黑的工作是在固體力學(xué)范疇內(nèi),主要是設(shè)計(jì)一種工廠中使用的設(shè)備。在那里他第一次介入流體力學(xué)領(lǐng)域——當(dāng)時(shí)他要設(shè)計(jì)一種吸出裝置,在經(jīng)過一系列試驗(yàn)對(duì)比后,他設(shè)計(jì)出一種流量更高、能耗更小的裝置。

他在邊界層理論、風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)技術(shù)、機(jī)翼理論、紊流理論等方面都做出了重要的貢獻(xiàn),被稱作空氣動(dòng)力學(xué)之父。普朗特與蒂瓊合著的《應(yīng)用水動(dòng)力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)》于1931年出版。他的專著《流體力學(xué)概論》于1942年出版,中文譯本在1974年出版。他的力學(xué)論文匯編為3卷本《全集》,于1961年出版。

他創(chuàng)立了邊界層理論、薄翼理論、升力線理論,研究了超聲速流動(dòng),提出“普朗特-葛勞渥法則”,并與他的學(xué)生梅耶(Meyer)一起研究了膨脹波現(xiàn)象(即“普朗特-梅耶流動(dòng)”),并首次提出超聲速噴管設(shè)計(jì)方法。普朗特的開創(chuàng)性工作,將19世紀(jì)末期的水力學(xué)和水動(dòng)力學(xué)研究統(tǒng)一起來,因而被稱為“現(xiàn)代流體力學(xué)之父”。除了在流體力學(xué)中的研究工作,他還培養(yǎng)了很多著名科學(xué)家,其中包括馮?卡門、梅耶等著名流體力學(xué)家,對(duì)我國流體力學(xué)研究做出奠基工作的陸士嘉教授也曾是普朗特的學(xué)生。

馮?卡門 (Theodore von Kármán,1881~1963年)

馮?卡門出生在奧匈帝國布達(dá)佩斯一個(gè)猶太家庭,他曾在布達(dá)佩斯的時(shí)稱皇家技術(shù)大學(xué)(即現(xiàn)在的布達(dá)佩斯技術(shù)經(jīng)濟(jì)大學(xué))學(xué)習(xí)工程。1902年畢業(yè)后,他師從于哥廷根大學(xué)的路德維希?普朗特。1911年他歸納出鈍體阻力理論,即著名的“卡門渦街”理論。這個(gè)理論大大改變了當(dāng)時(shí)公認(rèn)的氣動(dòng)力原則。這一研究后來很好的解釋了1940年華盛頓州塔科馬海峽橋在大風(fēng)中倒塌的原因。1912年,馮?卡門成為亞琛工業(yè)大學(xué)氣動(dòng)力研究所所長。1915~1918年,在奧匈帝國軍隊(duì)的服役中止了他在亞琛工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)早期直升機(jī)的生活。

1930年,馮?卡門移居美國,指導(dǎo)古根海姆氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室和加州理工大學(xué)第一個(gè)風(fēng)洞的設(shè)計(jì)和建設(shè)。在擔(dān)任該實(shí)驗(yàn)室主任期間,他還提出了附面層控制的理論,1935年又提出了未來的超聲速阻力的原則。1938年,馮?卡門指導(dǎo)美國進(jìn)行第一次超聲速風(fēng)洞試驗(yàn),發(fā)明了噴氣助推起飛技術(shù),使美國成為第一個(gè)在飛機(jī)上使用火箭助推器的國家。

科學(xué)成就的大小往往與科學(xué)家本人的個(gè)性品質(zhì)相聯(lián)系?？ㄩT的成功一部分得益于他那開朗幽默、獨(dú)立民主的性情。 作為一名偉人,顯貴、闊佬、軍政領(lǐng)袖都竭力想與他交朋友,卡門也樂意與他們交往,他是屬于上流社會(huì)的。然而,卡門并不是個(gè)勢(shì)利小人,他會(huì)毫不遲疑地把一個(gè)花匠介紹給達(dá)官顯貴們,并且一視同仁。他曾說過,愛因斯坦誠懇而善良的靈魂正是他所畢生追求的。卡門幽默風(fēng)趣,爽朗而又健談。他樂于談?wù)擄L(fēng)流韻事,且會(huì)出其不意地說些稀奇古怪的片斷。他那詼諧的腔調(diào)常常逗得那些嚴(yán)肅古板的人都捧腹大笑?？ㄩT還善于把享樂和事業(yè)結(jié)合起來。他有一種特殊能力,表面上從事某種活動(dòng),腦海里卻進(jìn)行著自己的科學(xué)思考。他常會(huì)在聚會(huì)中溜走一兩個(gè)小時(shí),去推導(dǎo)一個(gè)方程或擬寫一篇論文,然后再若無其事地回來,重拾他的話題?？ㄩT這種開朗奔放、無拘無束的性格也反映在他的教書育人上。他認(rèn)為,師生之間沒有貴賤之分,只是貢獻(xiàn)和學(xué)歷上的差別,而且教與學(xué)是相長的。在教學(xué)方法上,他主張采用簡單直觀的方式,略去次要細(xì)節(jié),抓住本質(zhì),采用形象的比擬和直觀的圖解,并要根據(jù)學(xué)生的平均水平進(jìn)行講解。

1939年,馮?卡門要求他的學(xué)生錢學(xué)森把兩大命題作為他的博士論文的研究課題,從而建立嶄新的“亞音速”空氣動(dòng)力學(xué)和“超音速”空氣動(dòng)力學(xué)。而其中一個(gè)命題就是著名的“卡門-錢公式”。這個(gè)公式是由馮?卡門提出命題,錢學(xué)森做出結(jié)果的。它是對(duì)亞聲速氣流中空氣壓縮性對(duì)翼型壓強(qiáng)分布情況的計(jì)算,是“一種計(jì)算高速飛行著的飛機(jī)機(jī)翼表面壓力分布情況”的科學(xué)公式。這個(gè)公式第一次發(fā)現(xiàn)了在可壓縮的氣流中,機(jī)翼在亞音速飛行時(shí)的壓強(qiáng)和速度之間的定量關(guān)系。通俗地說來,就是要回答當(dāng)飛機(jī)的飛行速度接近每秒為340米的音速時(shí),空氣的可壓縮性對(duì)機(jī)翼和機(jī)身的升力的影響究竟有多大?“卡門-錢公式”回答了這個(gè)問題,準(zhǔn)確的表達(dá)了這種量的關(guān)系,并且為實(shí)驗(yàn)所證明。

泰勒(Geoffrey Ingram Taylor,1886~1975年)

英國力學(xué)家。1886年3月7日生于倫敦,1975年6月27日卒于劍橋。泰勒1905年進(jìn)入劍橋大學(xué)三一學(xué)院學(xué)習(xí),1907年通過第一部分學(xué)位考試(數(shù)學(xué)),1908年通過第二部分學(xué)位考試(物理)。畢業(yè)后在劍橋大學(xué)工作。他青年時(shí)愛好劃船、滑翔、跳傘等活動(dòng),對(duì)其中不少涉及流體力學(xué)的問題深感興趣。他曾于第一次世界大戰(zhàn)期間入伍,在英國皇家飛機(jī)廠任氣象員。1919年回到劍橋三一學(xué)院任講師,在E盧瑟福領(lǐng)導(dǎo)的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室工作,同年被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員,1923年被任命為皇家學(xué)會(huì)兩名研究教授之一,直到1951年退休時(shí)為止。1944年因科學(xué)工作成績卓著被授予爵位。1945年參與美國曼哈頓工程的工作,參與在新墨西哥州進(jìn)行的第一顆原子彈爆炸試驗(yàn)。泰勒長期在劍橋大學(xué)從事力學(xué)研究工作,其中有不少同國防科學(xué)有關(guān),直到1972年4月因患中風(fēng)失去工作能力為止。

泰勒對(duì)力學(xué)的貢獻(xiàn)是多方面的。在流體力學(xué)方面,他闡明了激波內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1910年);對(duì)大氣湍流和湍流擴(kuò)散作了研究(1915年,1921年,1932年);得出了同軸兩轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒間流動(dòng)的失穩(wěn)條件(1923年),在研究原子彈爆炸中提出強(qiáng)爆炸的自模擬理論(1946年,1950年);指出了在液滴中起主要作用的是表面張力而不是粘性力(1959年)等。在固體力學(xué)方面,他對(duì)晶體中的位錯(cuò)理論(1934年),薄板穿孔中的塑性流動(dòng)(1940年)和高速加載材料試驗(yàn)(1946年)也做出了貢獻(xiàn)。

泰勒科學(xué)工作的特點(diǎn)是擅長巧妙地把深刻的物理洞察力和高深的數(shù)學(xué)方法結(jié)合起來,并善于設(shè)計(jì)出簡單而又完善的專門實(shí)驗(yàn)。1970年,他對(duì)流體力學(xué)中這種理論和實(shí)際相結(jié)合的方法作了總結(jié)性發(fā)言,后發(fā)表于1974年的《流體力學(xué)綜述年刊》。泰勒自1909年到1974年間共發(fā)表科學(xué)論文200多篇, 編成《泰勒科學(xué)文集》, 共4卷,其中一卷為固體力學(xué),三卷為流體力學(xué)。

朗道 (L.D. Landau,1908—1968年 )

前蘇聯(lián)偉大的理論物理學(xué)家,郎道生平共發(fā)表一百多篇學(xué)術(shù)論文,涉及固體物理、原子核物理、等離子體物理、流體力學(xué)、天文學(xué)、量子力學(xué)和量子場論等各個(gè)領(lǐng)域。他與另一個(gè)物理學(xué)家栗弗席茲合著的《理論物理》全集九本書,實(shí)質(zhì)上是理論物理方面最基本最完善的論著。該書論述的獨(dú)創(chuàng)性和所包羅材料的廣博性,在世界各國都是極為罕見的。因此,這部全集獲得了巨大聲譽(yù),郎道本人則被譽(yù)為理論物理大師。他還團(tuán)結(jié)了一大批科學(xué)家和青年學(xué)生,形成了舉世聞名的蘇聯(lián)理論物理學(xué)派。

1950年,當(dāng)時(shí)只有34歲的京茨堡和朗道一同提出了一個(gè)描述超導(dǎo)體特性的理論 —— “京茨堡—朗道理論”。這個(gè)理論可以準(zhǔn)確地預(yù)測諸如超導(dǎo)體能負(fù)荷的最大電流等特性。

1957年,朗道的學(xué)生,阿布里科索夫卻用這個(gè)理論得到了一個(gè)堪稱超導(dǎo)理論和材料史上的經(jīng)典結(jié)果,這個(gè)結(jié)果就是一個(gè)金茨伯格-朗道理論的解析解。阿布里科索夫的研究表明,還存在第二類超導(dǎo)體,這種超導(dǎo)體允許磁場穿過。如果沒有阿布里科索夫的發(fā)現(xiàn),或許今年的諾貝爾醫(yī)學(xué)或生理學(xué)獎(jiǎng)就不會(huì)授予勞特布爾和曼斯菲爾德:今天幾乎所有產(chǎn)生強(qiáng)大磁場的超導(dǎo)磁鐵都是由第二類超導(dǎo)體制造的。而沒有強(qiáng)大的磁場,就沒有磁共振成像技術(shù)。

1962年,朗道因?yàn)閷?duì)液氦超流動(dòng)性的研究而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。超流動(dòng)性在常人看來是非常奇異的現(xiàn)象:如果你把液氦注入一個(gè)敞口的容器,那么液氦會(huì)“自動(dòng)地”溢出容器。

朗道是典型的浪漫科學(xué)家,其特點(diǎn)是對(duì)多種多樣的科學(xué)領(lǐng)域都有百科全書式的知識(shí),特別是他對(duì)邊緣科學(xué)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的興趣,思維和概念紛至沓來,但他通常不深究其細(xì)節(jié)。特別是,其創(chuàng)見和邏輯思維的過程富有直覺性,常常由奇妙的聯(lián)想引申而來,思維相當(dāng)發(fā)散、自由。除了科學(xué)工作之外,在生活的許多方面,朗道也喜歡標(biāo)新立異,以其獨(dú)特的風(fēng)格別樹一幟。

1958年,為了慶賀朗道50壽辰,蘇聯(lián)原子能研究所送給他一塊大理石平板,平板上刻著朗道一生工作中的10項(xiàng)最重要的科學(xué)成果。人們借用宗教上的名次,把這些成果稱為“朗道十誡”。這10項(xiàng)成果是:

• 量子力學(xué)中的密度矩陣和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)(1927年);

• 自由電子抗磁性的理論(1930年);

• 二級(jí)相變的研究(1936~1937年);

• 鐵磁性的磁疇理論和反鐵磁性的理論解釋(1935年);

• 超導(dǎo)體的混合態(tài)理論(1934年);

• 原子核的幾率理論(1937年);

• 氦Ⅱ超流性的量子理論(1940~1941年);

• 基本粒子的電荷約束理論(1954年);

• 費(fèi)米液體的量子理論(1956年);

• 弱相互作用的CP不變性(1957年)。

1932年,朗道來到哈爾科夫,擔(dān)任了理論物理研究部門的領(lǐng)導(dǎo),稍后又兼任了新建的哈爾科夫技術(shù)物理學(xué)院理論系主任,但為時(shí)不久又因工作問題觸犯了院長的尊嚴(yán)而被學(xué)院違規(guī)免職。1937年初,朗道來到專為大物理學(xué)家、科學(xué)院院士卡皮察建立的莫斯科物理問題研究所工作。

1938年春天,朗道因有德國間諜嫌疑而被逮捕。一年之后,物理學(xué)家卡皮察以人格作擔(dān)保,并且以辭職相要挾,朗道才于1940年獲釋。其實(shí),介入營救朗道活動(dòng)的遠(yuǎn)不止卡皮察一個(gè)人,玻爾曾為此給斯大林寫過言辭至為懇切的求情信,要求斯大林運(yùn)用自己的權(quán)力和個(gè)人影響來赦免朗道。朗道被釋放的確是幸運(yùn)之事,在那些年月里,許多其他的人就沒有這種幸運(yùn),包括朗道的許多同事,有的失蹤了,有的不得不在集中營里渡過許多不堪忍受的時(shí)光。

1962年,朗道因“研究凝聚態(tài)物質(zhì)的理論,特別是液氦的研究”而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。據(jù)說。朗道是猶太人。

按照朗道原來的計(jì)劃,他的《理論物理學(xué)教程》應(yīng)為九卷:

1. 力學(xué);

2. 場論;

3. 量子力學(xué);

4. 相對(duì)論性量子理論(量子電動(dòng)力學(xué));

5. 統(tǒng)計(jì)物理學(xué);

6. 流體力學(xué);

7. 彈性理論;

8. 連續(xù)媒質(zhì)電動(dòng)力學(xué);

9. 物理動(dòng)力學(xué)。

不幸,朗道本人因?yàn)檐嚨?第四和第九兩卷來不及完成。他的合作者栗弗席茲教授按照當(dāng)年他的原意和大綱,和其他人一起完成了這套巨著,據(jù)說還增加了第十卷。在這套教科書中,朗道贊譽(yù)相對(duì)論是“最優(yōu)美的物理理論”。不管怎樣,這大概是專業(yè)教材的一個(gè)頂峰了。

本文來源于中國科學(xué)院力學(xué)研究所力學(xué)園地

相關(guān)標(biāo)簽搜索：對(duì)流體力學(xué)做出巨大貢獻(xiàn)的杰出歷史人物 CFD培訓(xùn) CFD流體分析培訓(xùn) cfd視頻 fluent cfx pumplinx軟件培訓(xùn) Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓(xùn) Abaqus培訓(xùn) Autoform培訓(xùn) 有限元培訓(xùn)