王老师讲物理学史：布鲁日的力学家斯台文

斯台文

西蒙·斯台文（Simon Stevin ，1548—1620）是荷兰在文艺复兴时期一位个性突出的力学家、数学家和工程学家。当时，正值近代自然科学的草创阶段。斯台文在理论科学和工程技术两方面的成就为他赢得了在人类文明史上的重要一席。

斯台文1548年出生于荷兰布鲁日(今属比利时)的一个商人家庭。早年时，他曾在安特卫普当过银行的出纳和簿记员，还曾在商业部门工作过一段时间。1571年至1581年，他离开布鲁日到普鲁士、挪威、瑞典、波兰等欧洲国家旅行。直到1581年才定居于荷兰北部的城市莱顿，执教于莱顿大学。1590年斯台文移居代尔夫特，受命管理那里的航道。当时北荷兰正处于经济与文化复兴时期，他很快便当上了工程师。1604年，由于拿骚的毛里斯（Maurice，即奥兰治公爵）举荐，他担任了荷兰军队的陆军军需司令。毛里斯对数学和科学极有兴趣，斯台文是他的私人教师和技术顾问。两人交情很深，斯台文为毛里斯写了许多课本。在战争中毛里斯也经常将这些课本带在身边，并督促其出版。这些著作不仅以荷兰语，有些也用法语和拉丁语同时出版。斯台文在莱顿创建过一所培养工程师的学校，并在这所学校中成功的组织了数学教学。斯台文在1610年结婚，并在1612年定居海牙，直至去世。

早在古希腊时候，亚里士多德和阿基米德就已各自在动力学和静力学领域提出了自己独特的原理和定律，并发表了相关的论著。但在中世纪神学的统治下，阿基米德的学说被埋没了，亚里士多德的原理成为了科学的《圣经》。人们学习科学知识主要是学习亚里士多德的著作，尽管里面充斥着谬误。

是斯台文复兴并发展了阿基米德静力学成就。1586年，斯台文出版了他在力学方面的代表作——《静力学原理》（ De beghinselen der weeghconst ）。该书体现出了斯台文对静力学知识的全面掌握。书中的内容涉及杠杆理论、斜面定律、重心的确定等等。其中最著名的发现当属斜面定律。在这个定律中，斯台文提出了力的分解与合成原理以及永动机不可能实现的早期思想。斯台文用球链给出了斜面定律的证明。他设计了用一根球链环绕着两块三角形的斜面，并用几何方法证明了该球链处于静止。

在斯台文定居代尔夫特期间，他曾与好友约翰一起做了落体实验，由此证明了亚里士多德关于“两个不同重量的物体同时从同一高度落下，重的先落到地面”的论断是错误的。斯台文的实验早于伽利略比萨斜塔实验，虽然后者更加出名。

由于斯台文在力学方面的巨大成就，人们称他是从阿基米德到伽利略之间最伟大的力学家。

斯台文所取得的各项重大成就并不仅仅局限在力学领域，还涉及数学、天文学、航海学、地理学、建筑学、工程学、军事科学、音乐理论等多种学科。

在天文学上斯台文先考虑了托勒密关于宇宙结构的理论，然后表明如何通过改变观察者的位置将其转换为哥白尼理论。这是对哥白尼体系的最早的表述之一。更重要的是，他不仅解释了哥白尼的理论体系，而且认为这一理论展示了世界的真正结构。同时，斯台文对哥白尼理论做了改进，摒弃了哥白尼理论中认为的地球除公转和自转外的第三种运动。

斯台文也研究音乐理论。当时音乐与算术具有传统的纽带联系。他在《声乐宝鉴》（Van de spiegeling der singconst，1884）中详细论述了通过弦长的各种比例来刻划音程的重要问题。

在工程技术方面，斯台文的著作涉及风力排水磨坊、水闸与钟表、水力工程等。在荷兰的平原地带磨坊具有重要作用，斯台文提出了一种新型坊的建造方法，并根据这种新方法建造了许多磨坊，其中斯台文将力学原理应用于他的设计，取得了很大的成效。

由于斯台文参加了荷兰共和国的政治与军事活动，他写了许多关于军事方面的著作。他在《要塞的设立》（Sterckte-nbouwing）一书中论述的城防术在以后的战争中发挥了巨大的作用。

　　

除此以外，斯台文还创作了《公民的生活》、《辩论术与证明术》等书籍。其中《辩论术与证明术》是使用荷兰语创作的最古老的逻辑方面的论文之一。

恩格斯称14至16世纪欧洲文艺复兴时期为“需要巨人而且产生了巨人——在思维能力、热情和性格方面，在多才多艺且学识渊博方面的巨人的时代”。斯台文就是这样一位多才多艺且学识渊博的巨人。他是工程师和技术专家的典范，他总是用数学的方式来思维，总是用科学的方法来处理实际中存在的问题，这无论是对社会生活还是对于科学的进步都发挥了巨大的作用。