熱的解析理論

前言

這套叢書(shū)中收入的著作，是自文藝復(fù)興時(shí)期現(xiàn)代科學(xué)誕生以來(lái)，經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的歷史檢驗(yàn)的科學(xué)經(jīng)典。為了區(qū)別于時(shí)下被廣泛使用的“經(jīng)典”一詞，我們稱之為“科學(xué)元典”。我們這里所說(shuō)的“經(jīng)典”，不同于歌迷們所說(shuō)的“經(jīng)典”，也不同于表演藝術(shù)家們朗誦的“科學(xué)經(jīng)典名篇”。受歌迷歡迎的流行歌曲屬于“當(dāng)代經(jīng)典”，實(shí)際上是時(shí)尚的東西，其含義與我們所說(shuō)的代表傳統(tǒng)的經(jīng)典恰恰相反。表演藝術(shù)家們朗誦的“科學(xué)經(jīng)典名篇”多是表現(xiàn)科學(xué)家們的情感和生活態(tài)度的散文，甚至反映科學(xué)家生活的話劇臺(tái)詞，它們可能膾炙人口，是否屬于人文領(lǐng)域里的經(jīng)典姑且不論，但基本上沒(méi)有科學(xué)內(nèi)容。并非著名科學(xué)大師的一切言論或者是廣為流傳的作品都是科學(xué)經(jīng)典。這里所謂的科學(xué)元典，是指科學(xué)經(jīng)典中最基本、最重要的著作，是在人類智識(shí)史和人類文明史上劃時(shí)代的豐碑，是理性精神的載體，具有永恒的價(jià)值。科學(xué)元典或者是一場(chǎng)深刻的科學(xué)革命的豐碑，或者是一個(gè)嚴(yán)密的科學(xué)體系的構(gòu)架，或者是一個(gè)生機(jī)勃勃的科學(xué)領(lǐng)域的基石。它們既是昔日科學(xué)成就的創(chuàng)造性總結(jié)，又是未來(lái)科學(xué)探索的理性依托。哥白尼的《天體運(yùn)行論》是人類歷史上最具革命性的震撼心靈的著作，它向統(tǒng)治西方思想千余年的地心說(shuō)發(fā)出了挑戰(zhàn)，動(dòng)搖了“正統(tǒng)宗教”學(xué)說(shuō)的天文學(xué)基礎(chǔ)。伽利略《關(guān)于托勒密與哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》以確鑿的證據(jù)進(jìn)一步論證了哥白尼學(xué)說(shuō)，更直接地動(dòng)搖了教會(huì)所庇護(hù)的托勒密學(xué)說(shuō)。哈維的《心血運(yùn)動(dòng)論》以對(duì)人類軀體和心靈的雙重關(guān)懷，滿懷真摯的宗教情感，闡述了血液循環(huán)理論，推翻了同樣統(tǒng)治西方思想千余年、被“正統(tǒng)宗教”所庇護(hù)的蓋倫學(xué)說(shuō)。笛卡兒的《幾何》不僅創(chuàng)立了為后來(lái)誕生的微積分提供了工具的解析幾何，而且折射出影響萬(wàn)世的思想方法論。牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》標(biāo)志著17世紀(jì)科學(xué)革命的頂點(diǎn)，為后來(lái)的工業(yè)革命奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。分別以惠更斯的《光論》與牛頓的《光學(xué)》為代表的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)之間展開(kāi)了長(zhǎng)達(dá)200余年的論戰(zhàn)。拉瓦錫在《化學(xué)基礎(chǔ)論》中詳盡論述了氧化理論，推翻了統(tǒng)治化學(xué)百余年之久的燃素理論，這一智識(shí)壯舉被公認(rèn)為歷史上最自覺(jué)的科學(xué)革命。道爾頓的《化學(xué)哲學(xué)新體系》奠定了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)，開(kāi)創(chuàng)了科學(xué)中的新時(shí)代，使19世紀(jì)的化學(xué)家們有計(jì)劃地向未知領(lǐng)域前進(jìn)。傅里葉的《熱的解析理論》以其對(duì)熱傳導(dǎo)問(wèn)題的精湛處理，突破了牛頓《原理》所規(guī)定的理論力學(xué)范圍，開(kāi)創(chuàng)了數(shù)學(xué)物理學(xué)的嶄新領(lǐng)域。達(dá)爾文《物種起源》中的進(jìn)化論思想不僅在生物學(xué)發(fā)展到分子水平的今天仍然是科學(xué)家們闡釋的對(duì)象，而且100多年來(lái)幾乎在科學(xué)、社會(huì)和人文的所有領(lǐng)域都在施展它有形和無(wú)形的影響?！痘蛘摗方沂玖嗣系?tīng)柺竭z傳性狀傳遞機(jī)理的物質(zhì)基礎(chǔ)，把生命科學(xué)推進(jìn)到基因水平。愛(ài)因斯坦的《狹義與廣義相對(duì)論淺說(shuō)》和薛定諤的《關(guān)于波動(dòng)力學(xué)的四次演講》分別闡述了物質(zhì)世界在高速和微觀領(lǐng)域的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，完全改變了自牛頓以來(lái)的世界觀。魏格納的《海陸的起源》提出了大陸漂移的猜想，為當(dāng)代地球科學(xué)提供了新的發(fā)展基點(diǎn)。維納的《控制論》揭示了控制系統(tǒng)的反饋過(guò)程，普里戈金的《從存在到演化》發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)可能從原來(lái)無(wú)序向新的有序態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)制，二者的思想在今天的影響已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了自然科學(xué)領(lǐng)域，影響到經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)、政治學(xué)等領(lǐng)域。科學(xué)元典的永恒魅力令后人特別是后來(lái)的思想家為之傾倒。歐幾里得的《幾何原本》以手抄本形式流傳了1800余年，又以印刷本用各種文字出了1000版以上。阿基米德寫(xiě)了大量的科學(xué)著作，達(dá)·芬奇把他當(dāng)做偶像崇拜，熱切搜求他的手稿。伽利略以他的繼承人自居。萊布尼茲則說(shuō)，了解他的人對(duì)后代杰出人物的成就就不會(huì)那么贊賞了。為捍衛(wèi)《天體運(yùn)行論》中的學(xué)說(shuō)，布魯諾被教會(huì)處以火刑。伽利略因?yàn)槠洹蛾P(guān)于托勒密與哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》一書(shū)，遭教會(huì)的終身監(jiān)禁，備受折磨。伽利略說(shuō)吉爾伯特的《論磁》一書(shū)偉大得令人嫉妒。拉普拉斯說(shuō)，牛頓的《自然哲學(xué)之?dāng)?shù)學(xué)原理》揭示了宇宙的最偉大定律，它將永遠(yuǎn)成為深邃智慧的紀(jì)念碑。拉瓦錫在他的《化學(xué)基礎(chǔ)論》出版后5年被法國(guó)革命法庭處死，傳說(shuō)拉格朗日悲憤地說(shuō)，砍掉這顆頭顱只要一瞬間，再長(zhǎng)出這樣的頭顱一百年也不夠?！痘瘜W(xué)哲學(xué)新體系》的作者道爾頓應(yīng)邀訪法，當(dāng)他走進(jìn)法國(guó)科學(xué)院會(huì)議廳時(shí)，院長(zhǎng)和全體院士起立致敬，得到拿破侖未曾享有的殊榮。傅里葉在《熱的解析理論》中闡述的強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)工具深深影響了整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)，推動(dòng)數(shù)學(xué)分析的發(fā)展達(dá)一個(gè)多世紀(jì)，麥克斯韋稱贊該書(shū)是“一首美妙的詩(shī)”。當(dāng)人們咒罵《物種起源》是“魔鬼的經(jīng)典”、“禽獸的哲學(xué)”的時(shí)候，赫胥黎甘做“達(dá)爾文的斗犬”，挺身捍衛(wèi)進(jìn)化論，撰寫(xiě)了《進(jìn)化論與倫理學(xué)》和《人類在自然界的位置》，闡發(fā)達(dá)爾文的學(xué)說(shuō)。經(jīng)過(guò)嚴(yán)復(fù)的譯述，赫胥黎的著作成為維新領(lǐng)袖、辛亥精英、五四斗士改造中國(guó)的思想武器。愛(ài)因斯坦說(shuō)法拉第在《電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究》中論證的磁場(chǎng)和電場(chǎng)的思想是自牛頓以來(lái)物理學(xué)基礎(chǔ)所經(jīng)歷的最深刻變化。在科學(xué)元典里，有講述不完的傳奇故事，有顛覆思想的心智波濤，有激動(dòng)人心的理性思考，有萬(wàn)世不竭的精神甘泉。按照科學(xué)計(jì)量學(xué)先驅(qū)普賴斯等人的研究，現(xiàn)代科學(xué)文獻(xiàn)在多數(shù)時(shí)間里呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。現(xiàn)代科學(xué)界，相當(dāng)多的科學(xué)文獻(xiàn)發(fā)表之后，并沒(méi)有任何人引用。就是一時(shí)被引用過(guò)的科學(xué)文獻(xiàn)，很多沒(méi)過(guò)多久就被新的文獻(xiàn)所淹沒(méi)了?？茖W(xué)注重的是創(chuàng)造出新的實(shí)在知識(shí)。從這個(gè)意義上說(shuō)，科學(xué)是向前看的。但是，我們也可以看到，這么多文獻(xiàn)被淹沒(méi)，也表明劃時(shí)代的科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)量是很少的。大多數(shù)科學(xué)元典不被現(xiàn)代科學(xué)文獻(xiàn)所引用，那是因?yàn)槠渲械闹R(shí)早已成為科學(xué)中無(wú)須證明的常識(shí)了。即使這樣，科學(xué)經(jīng)典也會(huì)因?yàn)槠渲兴枷氲暮憔靡饬x，而像人文領(lǐng)域里的經(jīng)典一樣，具有永恒的閱讀價(jià)值。于是，科學(xué)經(jīng)典就被一編再編、一印再印。早期諾貝爾獎(jiǎng)得主奧斯特瓦爾德編的物理學(xué)和化學(xué)經(jīng)典叢書(shū)《精密自然科學(xué)經(jīng)典》從1889年開(kāi)始出版，后來(lái)以《奧斯特瓦爾德經(jīng)典著作》為名一直在編輯出版，有資料說(shuō)目前已經(jīng)出版了250余卷。祖德霍夫編輯的《醫(yī)學(xué)經(jīng)典》叢書(shū)從1910年就開(kāi)始陸續(xù)出版了。也是這一年，蒸餾器俱樂(lè)部編輯出版了20卷《蒸餾器俱樂(lè)部再版本》叢書(shū)，叢書(shū)中全是化學(xué)經(jīng)典，這個(gè)版本甚至被化學(xué)家在2c世紀(jì)的科學(xué)刊物上發(fā)表的論文所引用。一般把1789年拉瓦錫的化學(xué)革命當(dāng)作現(xiàn)代化學(xué)誕生的標(biāo)志，把1914年爆發(fā)的第一次世界大戰(zhàn)稱為化學(xué)家之戰(zhàn)。奈特把反映這個(gè)時(shí)期化學(xué)的重大進(jìn)展的文章編成一卷，把這個(gè)時(shí)期的其他9部總結(jié)性化學(xué)著作各編為一卷，輯為10卷《1789——1914年的化學(xué)發(fā)展》叢書(shū)，于1998年出版。像這樣的某一科學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典叢書(shū)還有很多很多?？茖W(xué)領(lǐng)域里的經(jīng)典，與人文領(lǐng)域里的經(jīng)典一樣，是經(jīng)得起反復(fù)咀嚼的。兩個(gè)領(lǐng)域里的經(jīng)典一起，就可以勾勒出人類智識(shí)的發(fā)展軌跡。正因?yàn)槿绱?，在發(fā)達(dá)國(guó)家出版的很多經(jīng)典叢書(shū)中，就包含了這兩個(gè)領(lǐng)域的重要著作。1924年起，沃爾科特開(kāi)始主編一套包括人文與科學(xué)兩個(gè)領(lǐng)域的原始文獻(xiàn)叢書(shū)。這個(gè)計(jì)劃先后得到了美國(guó)哲學(xué)協(xié)會(huì)、美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)、科學(xué)史學(xué)會(huì)、美國(guó)人類學(xué)協(xié)會(huì)、美國(guó)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)、美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)以及美國(guó)天文學(xué)學(xué)會(huì)的支持。1925年，這套叢書(shū)中的《天文學(xué)原始文獻(xiàn)》和《數(shù)學(xué)原始文獻(xiàn)》出版，這兩本書(shū)出版后的25年內(nèi)市場(chǎng)情況一直很好。1950年，他把這套叢書(shū)中的科學(xué)經(jīng)典部分發(fā)展成為《科學(xué)史原始文獻(xiàn)》叢書(shū)出版。其中有《希臘科學(xué)原始文獻(xiàn)》、《中世紀(jì)科學(xué)原始文獻(xiàn)》和《20世紀(jì)(1900——1950年)科學(xué)原始文獻(xiàn)》，文藝復(fù)興至19世紀(jì)則按科學(xué)學(xué)科(天文學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、動(dòng)物生物學(xué)以及化學(xué)諸卷)編輯出版。約翰遜、米利肯和威瑟斯龐三人主編的《大師杰作叢書(shū)》中，包括了小尼德勒編的3卷《科學(xué)大師杰作》，后者于1947年初版，后來(lái)多次重印。在綜合性的經(jīng)典叢書(shū)中，影響最為廣泛的當(dāng)推哈欽斯和艾德勒1943年開(kāi)始主持編譯的《西方世界偉大著作叢書(shū)》。這套書(shū)耗資200萬(wàn)美元，于1952年完成。叢書(shū)根據(jù)獨(dú)創(chuàng)性、文獻(xiàn)價(jià)值、歷史地位和現(xiàn)存意義等標(biāo)準(zhǔn)，選擇出74位西方歷史文化巨人的443部作品，加上叢書(shū)導(dǎo)言和綜合索引，輯為54卷，篇幅2500萬(wàn)單詞，共32000頁(yè)。叢書(shū)中收人不少科學(xué)著作。購(gòu)買(mǎi)叢書(shū)的不僅有“大款”和學(xué)者，而且還有屠夫、面包師和燭臺(tái)匠。迄1965年，叢書(shū)已重印30次左右，此后還多次重印，任何國(guó)家稍微像樣的大學(xué)圖書(shū)館都將其列入必藏圖書(shū)之列。這套叢書(shū)是20世紀(jì)上半葉在美國(guó)大學(xué)興起而后擴(kuò)展到全社會(huì)的經(jīng)典著作研讀運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。這個(gè)時(shí)期，美國(guó)一些大學(xué)的寓所、校園和酒吧里都能聽(tīng)到學(xué)生討論古典佳作的聲音。有的大學(xué)要求學(xué)生必須深研100多部名著，甚至在教學(xué)中不得使用最新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備而是借助歷史上的科學(xué)大師所使用的方法和儀器復(fù)制品去再現(xiàn)劃時(shí)代的著名實(shí)驗(yàn)。至1940年代末，美國(guó)舉辦古典名著學(xué)習(xí)班的城市達(dá)300個(gè)，學(xué)員約50000余眾。相比之下，國(guó)人眼中的經(jīng)典，往往多指人文而少有科學(xué)。一部公元前300年左右古希臘人寫(xiě)就的《幾何原本》，從1592年到1605年的13年間先后3次漢譯而未果，經(jīng)17世紀(jì)初和1850年代的兩次努力才分別譯刊出全書(shū)來(lái)。近幾百年來(lái)移譯的西學(xué)典籍中，成系統(tǒng)者甚多，但皆系人文領(lǐng)域。漢譯科學(xué)著作，多為應(yīng)景之需，所見(jiàn)典籍寥若晨星。借1970年代末舉國(guó)歡慶“科學(xué)春天”到來(lái)之良機(jī)，有好尚者發(fā)出組譯出版《自然科學(xué)世界名著叢書(shū)》的呼聲，但最終結(jié)果卻是好尚者抱憾而終。1990年代初出版的《科學(xué)名著文庫(kù)》，雖使科學(xué)元典的漢譯初見(jiàn)系統(tǒng)，但以10卷之小的容量投放于偌大的中國(guó)讀書(shū)界，與具有悠久文化傳統(tǒng)的泱泱大國(guó)實(shí)不相稱。我們不得不問(wèn)：一個(gè)民族只重視人文經(jīng)典而忽視科學(xué)經(jīng)典，何以自立于當(dāng)代世界民族之林呢？科學(xué)元典是科學(xué)進(jìn)一步發(fā)展的燈塔和坐標(biāo)。它們標(biāo)識(shí)的重大突破，往往導(dǎo)致的是常規(guī)科學(xué)的快速發(fā)展。在常規(guī)科學(xué)時(shí)期，人們發(fā)現(xiàn)的多數(shù)現(xiàn)象和提出的多數(shù)理論，都要用科學(xué)元典中的思想來(lái)解釋。而在常規(guī)科學(xué)中發(fā)現(xiàn)的舊范型中看似不能得到解釋的現(xiàn)象，其重要性往往也要通過(guò)與科學(xué)元典中的思想的比較顯示出來(lái)。在常規(guī)科學(xué)時(shí)期，不僅有專注于狹窄領(lǐng)域常規(guī)研究的科學(xué)家，也有一些從事著常規(guī)研究但又關(guān)注著科學(xué)基礎(chǔ)、科學(xué)思想以及科學(xué)劃時(shí)代變化的科學(xué)家。隨著科學(xué)發(fā)展中發(fā)現(xiàn)的新現(xiàn)象，這些科學(xué)家的頭腦里自然而然地就會(huì)浮現(xiàn)歷史上相應(yīng)的劃時(shí)代成就。他們會(huì)對(duì)科學(xué)元典中的相應(yīng)思想，重新加以詮釋，以期從中得出對(duì)新現(xiàn)象的說(shuō)明，并有可能產(chǎn)生新的理念。百余年來(lái)，達(dá)爾文在《物種起源》中提出的思想，被不同的人解讀出不同的信息。古脊椎動(dòng)物學(xué)、古人類學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、遺傳學(xué)、動(dòng)物行為學(xué)、社會(huì)生物學(xué)等領(lǐng)域的幾乎所有重大發(fā)現(xiàn)，都要拿出來(lái)與《物種起源》中的思想進(jìn)行比較和說(shuō)明。玻爾在揭示氫光譜的結(jié)構(gòu)時(shí)，提出的原子結(jié)構(gòu)就類似于哥白尼等人的太陽(yáng)系模型?，F(xiàn)代量子力學(xué)揭示的微觀物質(zhì)的波粒二象性，就是對(duì)光的波粒二象性的拓展，而愛(ài)因斯坦揭示的光的波粒二象性就是在光的波動(dòng)說(shuō)和粒子說(shuō)的基礎(chǔ)上，針對(duì)光電效應(yīng)，提出的全新理論。而正是與光的波動(dòng)說(shuō)和粒子說(shuō)二者的困難的比較，我們才可以看出光的波粒二象性說(shuō)的意義?？梢哉f(shuō)，科學(xué)元典是時(shí)讀時(shí)新的。除了具體的科學(xué)思想之外，科學(xué)元典還以其方法學(xué)上的創(chuàng)造性而彪炳史冊(cè)。這些方法學(xué)思想，永遠(yuǎn)值得后人學(xué)習(xí)和研究。當(dāng)代研究人的創(chuàng)造性的諸多前沿領(lǐng)域，如認(rèn)知心理學(xué)、科學(xué)哲學(xué)、人工智能、認(rèn)知科學(xué)等等，都涉及對(duì)科學(xué)大師的研究方法的研究。一些科學(xué)史學(xué)家以科學(xué)元典為基點(diǎn)，把觸角延伸到科學(xué)家的信件、實(shí)驗(yàn)室記錄、所屬機(jī)構(gòu)的檔案等原始材料中去，揭示出許多新的歷史現(xiàn)象。近二十多年興起的機(jī)器發(fā)現(xiàn)，首先就是對(duì)科學(xué)史學(xué)家提供的材料，編制程序，在機(jī)器中重新做出歷史上的偉大發(fā)現(xiàn)。借助于人工智能手段，人們已經(jīng)在機(jī)器上重新發(fā)現(xiàn)了波義耳定律、開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律，提出了燃素理論。薩伽德甚至用機(jī)器研究科學(xué)理論的競(jìng)爭(zhēng)與接受，系統(tǒng)研究了拉瓦錫氧化理論、達(dá)爾文進(jìn)化學(xué)說(shuō)、魏格納大陸漂移說(shuō)、哥白尼日心說(shuō)、牛頓力學(xué)、愛(ài)因斯坦相對(duì)論、量子論以及心理學(xué)中的行為主義和認(rèn)知主義形成的革命過(guò)程和接受過(guò)程。除了這些對(duì)于科學(xué)元典標(biāo)識(shí)的重大科學(xué)成就中的創(chuàng)造力的研究之外，人們還曾經(jīng)大規(guī)模地把這些成就的創(chuàng)造過(guò)程運(yùn)用于基礎(chǔ)教育之中。美國(guó)興起的發(fā)現(xiàn)法教學(xué)，就是幾十年前在這方面的嘗試。近20多年來(lái)，興起了基礎(chǔ)教育改革的全球浪潮，其目標(biāo)就是提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，改變片面灌輸科學(xué)知識(shí)的狀況。其中的一個(gè)重要舉措，就是在教學(xué)中加強(qiáng)科學(xué)探究過(guò)程的理解和訓(xùn)練。因?yàn)?，單就科學(xué)本身而言，它不僅外化為工藝、流程、技術(shù)及其產(chǎn)物等器物形態(tài)，直接表現(xiàn)為概念、定律和理論等知識(shí)形態(tài)，更深蘊(yùn)于其特有的思想、觀念和方法等精神形態(tài)之中。沒(méi)有人懷疑，我們通過(guò)閱讀今天的教科書(shū)就可以方便地學(xué)到科學(xué)元典著作中的科學(xué)知識(shí)，而且由于科學(xué)的進(jìn)步，我們從現(xiàn)代教科書(shū)上所學(xué)的知識(shí)甚至比經(jīng)典著作中的更完善。但是，教科書(shū)所提供的只是結(jié)晶狀態(tài)的凝固知識(shí)，而科學(xué)本是歷史的、創(chuàng)造的、流動(dòng)的，在這歷史、創(chuàng)造和流動(dòng)過(guò)程之中，一些東西蒸發(fā)了，另一些東西積淀了，只有科學(xué)思想、科學(xué)觀念和科學(xué)方法保持著永恒的活力。然而，遺憾的是，我們的基礎(chǔ)教育課本和不少科普讀物中講的許多科學(xué)史故事都是誤訛相傳的東西。比如，把血液循環(huán)的發(fā)現(xiàn)歸于哈維，指責(zé)道爾頓提出二元化合物的元素原子數(shù)最簡(jiǎn)比是當(dāng)時(shí)的錯(cuò)誤，講伽利略在比薩斜塔上做過(guò)落體實(shí)驗(yàn)，宣稱牛頓提出了牛頓定律的諸數(shù)學(xué)表達(dá)式，等等。好像科學(xué)史就像網(wǎng)絡(luò)上傳播的八卦那樣簡(jiǎn)單和聳人聽(tīng)聞。為避免這樣的誤訛，我們不妨讀一讀科學(xué)元典，看看歷史上的偉人當(dāng)時(shí)到底是如何思考的?，F(xiàn)在，我們的大學(xué)正處在席卷全球的通識(shí)教育浪潮之中。就我的理解，通識(shí)教育固然要對(duì)理工農(nóng)醫(yī)專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)一些人文社會(huì)科學(xué)的導(dǎo)論性課程，要對(duì)人文社會(huì)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)一些理工農(nóng)醫(yī)的導(dǎo)論性課程，但是，我們也可以考慮適當(dāng)跳出專與博、文與理的關(guān)系的思考路數(shù)，對(duì)所有專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)一些真正通而識(shí)之的綜合性課程，或者倡導(dǎo)這樣的閱讀活動(dòng)、討論活動(dòng)、交流活動(dòng)甚至跨學(xué)科的研究活動(dòng)，發(fā)掘文化遺產(chǎn)、分享古典智慧、繼承高雅傳統(tǒng)，把經(jīng)典與前沿、傳統(tǒng)與現(xiàn)代、創(chuàng)造與繼承、現(xiàn)實(shí)與永恒等事關(guān)全民素質(zhì)、民族命運(yùn)和世界使命的問(wèn)題聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行思索。我們面對(duì)不朽的理性群碑，也就是面對(duì)永恒的科學(xué)靈魂。在這些靈魂面前，我們不是要頂禮膜拜，而是要認(rèn)真研習(xí)解讀，讀出歷史的價(jià)值，讀出時(shí)代的精神，把握科學(xué)的靈魂。我們要不斷吸取深蘊(yùn)其中的科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法，并使之成為推動(dòng)我們前進(jìn)的偉大精神力量。需要說(shuō)明的是，編輯科學(xué)元典叢書(shū)的計(jì)劃，曾經(jīng)得益于彭小華先生及李兵先生的支持。1990年代初，在科學(xué)史學(xué)界一些前輩學(xué)者和同輩朋友的幫助下，我主編了《科學(xué)名著文庫(kù)》，由武漢出版社出版。十多年過(guò)去了，我更加意識(shí)到編輯和出版科學(xué)元典叢書(shū)的意義?，F(xiàn)在，在北京大學(xué)出版社的支持下，我們得到原《科學(xué)名著文庫(kù)》以及其他漢譯科學(xué)元典譯者的幫助和配合，編輯出《科學(xué)素養(yǎng)文庫(kù)·科學(xué)元典叢書(shū)(第一輯)》，奉獻(xiàn)給讀者。這套叢書(shū)的前期組織工作，還得到了中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)科普專項(xiàng)資助。當(dāng)然，科學(xué)經(jīng)典很多。我們不可能把所有科學(xué)經(jīng)典毫無(wú)遺漏地都收進(jìn)這套叢書(shū)中來(lái)。我們期待著，繼第一輯之后，這套叢書(shū)還會(huì)有第二輯、第三輯……的出版。當(dāng)然，這需要有更多的優(yōu)秀譯者加入我們的行列。

內(nèi)容概要

本書(shū)記載著傅立葉級(jí)數(shù)與傅立葉積分的誕生經(jīng)過(guò)的重要?dú)v史文獻(xiàn)，在科學(xué)史上公認(rèn)是一部劃時(shí)代的經(jīng)典性著作。    本書(shū)共分為八章，第一章是導(dǎo)言，主要內(nèi)容有本著作目的的表述，熱傳導(dǎo)原理，三維的均勻熱運(yùn)動(dòng)等；第二章是熱運(yùn)動(dòng)方程，主要內(nèi)容有環(huán)中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程，實(shí)心球中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程，實(shí)圓柱中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程；第三章是關(guān)于無(wú)窮矩形固體中的熱傳導(dǎo)，主要內(nèi)容有問(wèn)題的表述，熱理論中使用三角級(jí)數(shù)的第一個(gè)例子，對(duì)這些級(jí)數(shù)的若干注記等；第四章是環(huán)中線性的和變化的熱運(yùn)動(dòng)，主要內(nèi)容有問(wèn)題的通解，分離物體之間的熱傳導(dǎo)；第五章內(nèi)容是實(shí)心球中的熱傳導(dǎo)，第六章是關(guān)于實(shí)圓柱中的熱運(yùn)動(dòng)，第七章是關(guān)于實(shí)圓柱中的熱運(yùn)動(dòng)，第八章是實(shí)立方體中的熱運(yùn)動(dòng)，第九章是熱擴(kuò)散。

作者簡(jiǎn)介

作者：(法國(guó))傅立葉 譯者：桂質(zhì)亮

書(shū)籍目錄

牟言《熱的解析理論》導(dǎo)讀漢譯者前言漢譯本修訂版說(shuō)明英譯版序緒論第一章 導(dǎo)言　第一節(jié)  本著者目的的表述　第二節(jié)  一般概念的初始定義　第三節(jié)  熱傳導(dǎo)原理　第四節(jié)  均勻熱運(yùn)動(dòng)和線性熱運(yùn)動(dòng)　第五節(jié)  細(xì)棱柱中永恒溫度的規(guī)律　第六節(jié)  閉空間的加熱　第七節(jié)  三維的均勻熱運(yùn)動(dòng)　第八節(jié)  在已知固體的一個(gè)已知點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)的量度第二章 熱運(yùn)動(dòng)方程　第一節(jié)  環(huán)中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程　第二節(jié)  實(shí)心球中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程　第三節(jié)  實(shí)圓柱中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程　第四節(jié)  無(wú)窮長(zhǎng)實(shí)棱柱中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程　第五節(jié)  實(shí)立方體中變化的熱運(yùn)動(dòng)方程　第六節(jié)  固體內(nèi)熱傳導(dǎo)的一般方程　第七節(jié)  與表面有關(guān)的一般方程　第八節(jié)  一般方程的應(yīng)用　第九節(jié)  一般注記第三章 無(wú)窮矩形固體中的熱傳導(dǎo)　第一節(jié)  問(wèn)題的表述　第二節(jié)  熱理論中使用三角級(jí)數(shù)的第一個(gè)例子　第三節(jié)  對(duì)這些級(jí)數(shù)的若干注記　第四節(jié)  通解　第五節(jié)  解的結(jié)果的有限表達(dá)式　第六節(jié)  任意函數(shù)的三角級(jí)數(shù)展開(kāi)　第七節(jié)  對(duì)實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用第四章 環(huán)中線性的和變化的熱運(yùn)動(dòng)　第一節(jié)  問(wèn)題的通解　第二節(jié)  分離物體之間的熱傳導(dǎo)第五章 實(shí)心球中的熱傳導(dǎo)　第一節(jié)  通解　第二節(jié)  對(duì)這個(gè)解的各種注記第六章 實(shí)圓柱中的熱運(yùn)動(dòng)第七章 實(shí)圓柱中的熱運(yùn)動(dòng)第八章 實(shí)立方體中的熱運(yùn)動(dòng)第九章 熱擴(kuò)散   第一節(jié)  無(wú)窮直線中的自由熱運(yùn)動(dòng)   第二節(jié)  無(wú)窮固體中的自由熱運(yùn)動(dòng)   第三節(jié)  無(wú)窮固體中的最高溫度   第四節(jié)  積分的比較

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 導(dǎo)言第一節(jié) 本著作目的的表述1熱的作用服從于一些不變的規(guī)律，如果不借助于數(shù)學(xué)分析就不可能發(fā)現(xiàn)這些規(guī)律。我們即將要闡明的這個(gè)理論的目的就是要論證這些規(guī)律；它把關(guān)于熱傳導(dǎo)的所有物理研究都?xì)w結(jié)為其基礎(chǔ)已由實(shí)驗(yàn)所給出的那些積分運(yùn)算問(wèn)題。由于熱的作用永遠(yuǎn)存在，它充斥于一切物質(zhì)和空間之中，它影響工藝過(guò)程，并發(fā)生在宇宙的一切現(xiàn)象之中；因此，沒(méi)有任何主題比它與工業(yè)和自然科學(xué)的進(jìn)步具有更廣泛的聯(lián)系了。當(dāng)熱在一個(gè)實(shí)體的不同部分之間不均勻地分布時(shí)，它傾向于達(dá)到平衡，并且慢慢地從較熱部分傳到次熱部分；同時(shí)它在表面耗散，并且耗散在介質(zhì)或空間中。作用在物體表面的這種自發(fā)輻射傾向于不斷改變它們不同點(diǎn)的溫度。假定初始溫度已知，那么，熱傳導(dǎo)的問(wèn)題就在于確定在一給定時(shí)刻一物體在每一點(diǎn)的溫度是怎樣的。下面的例子將更清楚地弄清這些問(wèn)題的本質(zhì)。2如果我們使一個(gè)直徑很大的金屬環(huán)的同一部分受一個(gè)熱源持續(xù)而均勻的作用，那么，最靠近熱源的分子將首先被加熱，并且經(jīng)過(guò)一定時(shí)間之后，這個(gè)固體的每一點(diǎn)都將獲得非常接近于它所能達(dá)到的最高溫度。這個(gè)極限溫度或最高溫度在不同點(diǎn)上是不同的；它隨它們離受熱源直接作用的那一點(diǎn)愈遠(yuǎn)而愈低。當(dāng)這些溫度變成永恒不變時(shí)，熱源在每一時(shí)刻內(nèi)提供恰好補(bǔ)償在這個(gè)環(huán)的外表面的所有點(diǎn)上所耗散的熱量。如果現(xiàn)在撤掉這個(gè)熱源，熱將繼續(xù)在這一固體內(nèi)傳導(dǎo)，但是，在介質(zhì)和空間中所失掉的熱，就再也不會(huì)像以前那樣由這個(gè)熱源提供補(bǔ)償了，因此，所有溫度都將變化，并且不斷減少，直到它們變得與周?chē)橘|(zhì)的溫度相等為止。3當(dāng)溫度永恒不變，并且保留熱源時(shí)，如果在環(huán)的中周的每一點(diǎn)上作一個(gè)垂直于環(huán)平面的縱坐標(biāo)，它的長(zhǎng)度與那一點(diǎn)的固定溫度成正比，那么，過(guò)這些縱坐標(biāo)端點(diǎn)的曲線就表示這些溫度的永恒狀態(tài)，并且，很容易用分析來(lái)確定這條曲線的性質(zhì)。應(yīng)當(dāng)注意，由于假定與中周垂直的同一個(gè)截面的所有點(diǎn)的溫度明顯相等，所以假定環(huán)是很細(xì)的。當(dāng)熱源撤走時(shí)，界定這些與不同點(diǎn)的溫度成正比的縱坐標(biāo)的曲線，就不斷改變它的形式，問(wèn)題在于用一個(gè)方程表示這條曲線的這種可變形式，因此，就在于用單個(gè)公式概括這一固體的所有連續(xù)狀態(tài)。

編輯推薦

《熱的解析理論》為數(shù)學(xué)和物理學(xué)的前進(jìn)開(kāi)辟了廣闊的道路，極大地推動(dòng)了應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展，從而也有力地推動(dòng)了物理學(xué)的發(fā)展。給讀者美的享受?！稛岬慕馕隼碚摗肥潜憩F(xiàn)數(shù)學(xué)美的典型，傅立葉級(jí)數(shù)猶同用數(shù)學(xué)語(yǔ)言譜寫(xiě)的一首長(zhǎng)詩(shī)。麥克斯韋曾把《熱的解析理論》稱為“一首偉大的數(shù)學(xué)的詩(shī)”。恩格斯則把傅立葉的數(shù)學(xué)成就與他所推崇的哲學(xué)家黑格爾的辯證法相提并論，他曾寫(xiě)道：傅立葉是一首數(shù)學(xué)的詩(shī)，黑格爾是一首辯證法的詩(shī)。

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