科学史上的今天——8月4日

• 1805年8月4日

  哈密顿函数-英国物理学家哈密顿出生

  

          1805年8月4日，英国数学家、物理学家及天文学家威廉·哈密顿（Sir William Rowan Hamilton，1805、8、4－1865、9、2）出生。

          哈密顿物理学上最大的成就或许在于重新表述了牛顿力学，创立了被称为哈密顿力学的力学表述。他的成果在量子力学的发展中起到核心作用。1827年哈密顿建立了光学的数学理论，后来又将该理论移植到动力学，提出哈密顿原理，把广义坐标和广义动量作为典型变量来建立动力学方程，推动了变分法和微分方程理论的地一步研究，并在现代理论物理得到了广泛应用。

  
           他在数学上的主要贡献是发现四元数，建立了四元数的运算法则。四元数的发现为向量代数和向量分析的建立奠定了基础，而四元数又构成了以实数域为系数域的有限维可代数，四元数的产生对代数学的发展有十分重要的意义。
  　　哈密顿在拉格朗日等人的基础上提出哈密顿方程和哈密顿函数，当时是为了解决力学问题，而由于哈密顿函数揭示了物理量之间的对偶性，使它在近百年之后才倍受重视。哈密顿函数是用拉格朗日函数和质点的位置和动量来确定动力学系统的总能量，其中位置和动量之间有对偶性。这一函数在20世纪20年代量子力学出现后变得更有活力。在测不准关系中物理量的对偶性得到了深入挖掘。而哈密顿函数在修改后已成为量子力学方程的重要部分。这时的位置和动量已经用量子力学算符取代。
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 
  
• 1804年8月4日

  道尔顿提出倍比定律

  

          1804年8月4日，在化学界的一片繁荣景象中，又诞生了一颗璀璨之星——倍比定律。其创立者英国物理学家、化学家约翰·道尔顿（John Dalton，1766、9、6－1844、7、27），原未计划将其作为单独定律发表，因为在他看来，倍比定律只是原子论的必然推论；而倍比定律也从实验上进一步验证了原子论的正确性，两者相互依赖、密不可分。
  　　在道尔顿的时代，普罗斯的定比定律已得到公认，此定律提出：物质与其他物质进行化学反应时，彼此质量比保持一定，反应生成物的组成也保持一定。道尔顿的倍比定律则进行了更进一步的思考，认为两种元素化合可以得到两种或以上的由于组成元素的原子数目差异而不同的物质，甲乙两种元素化学可形成两种或以上不同的化合物，在这些化合物中，与一定重量的甲元素化合的乙元素的质量总保持简单的整数比。

  
           但这只是道尔顿根据“最简化原则”分析物质组成时所作的假设，还需要用实验来证明。道尔顿对沼气（甲烷）和油气（乙烷）进行了分析，发现结果恰好符合他的设想。后来，贝采里乌斯等化学家对化合物进行了更精确的实验分析，也验证了倍比定律。
          倍比定律对原子论意义重大，由于它提供了实验依据，道尔顿的学说很快被化学界承认。当然，道尔顿研究倍比定律中的缺点也不可避免地影响了整个原子论。主观的简单断定在先，实验验证在后，且验证的力度稍显不足，但这些缺憾都由后人进行了弥补。经过阿伏伽得罗等人的努力，原子学说终于成为化学的基础理论，开辟了化学发展的新局面。