温琴佐·维维亚尼

温琴佐·维维亚尼(,),意大利數學家及物理学家,伽利略·伽利莱的学生和助手,陪伴他度过了最后的岁月。伽利略去世后,他协助托利拆利进行大气压方面的研究,共同發明了气压计。他整理复原了大量的古希腊数学著作,发现了维维亚尼定理,亦曾經测量声速,结果很接近现代测量值。

早年
维维亚尼出生于佛罗伦萨的一个贵族家庭。在耶稣会学校中,伽利略的朋友克莱门特·萨提米(Clemente Settimi)曾教授他数学,很快就发现了维维亚尼的天赋。1638年,萨提米把维维亚尼引荐入托斯卡纳大公斐迪南二世·德·美第奇的宫廷。在从佛罗伦萨到利沃诺的长途旅行中,维维亚尼学习了欧几里德的《几何原本》的前三卷。

到达利沃诺之后,维维亚尼在宫廷临时驻地讲述了《几何原本》第一卷的前十六个命题,宫廷数学家法米阿诺·米切利尼(Famiano Michelini)出的题目也被维维亚尼当场解决。斐迪南二世非常惊讶,决定每月给维维亚尼一些资助,让他购买数学书籍,还安排维维亚尼见到了按照教廷命令被软禁在佛罗伦萨的家中的伽利略”。

维维亚尼对伽利略在《关于两门新科学的论述和数学证明》中第四天的内容感兴趣,他提出了一些问题,希望伽利略将论证进一步严谨化。1641年10月,物理学家埃万杰利斯塔·托里拆利从罗马来到佛罗伦萨,他和维维亚尼记录了伽利略对第五天对话的一些构想,但伽利略未能完成就去世了。伽利略去世后,托里拆利被任命为托斯卡纳的宫廷数学家,维维亚尼和他继续合作。1643年,托里拆利设计了著名的托里拆利实验,以证明大气压的存在和求出大气压可以支撑住多高的水银柱。1644年维维亚尼协助托里拆利做了这个实验,这也是气压计设计的基础。

托里拆利于1647年早逝后,维维亚尼和托斯卡纳大公国的其他数学家、物理学家们组织了一些科学实验和科学活动,这就是后来的实验科学院的前身。1656年10月10日,维维亚尼和数学家吉奥万尼·阿方索·博雷利使用单摆作为计时装置来演示声音的传播速度是定值。两天之后,他在佛罗伦萨的宫廷中测量了声速,方法是計算發炮和聽到聲音的時間的差,他们的结果是350米/秒,远比之前皮埃尔·伽桑狄测量的478米/秒接近现代值343米/秒。

除了整理古代数学著作外,维维亚尼也有一些原创性贡献,他确定了旋轮线的切线,虽然并非是第一人。他发现了维维亚尼定理,即“在等边三角形内任意一点P跟三边的垂直距离之和,等于三角形的高”,这一定理有多种的证明方法,有些数学教师用其来激发学生们学习几何的兴趣,后来的研究者对其在多边形中的扩展进行了研究。

年轻的伊萨克·巴罗曾来佛罗伦萨学习数学和几何,维维亚尼曾对他予以指导。维维亚尼晚年还和戈特弗里德·莱布尼茨有过接触。他和莱布尼茨见面后相谈甚欢,但对莱布尼茨后来著作中的微积分方法不满,曾以“在一个半球圆屋顶上取四个相等大小的窗口,使得余下的表面可被展开成正方形这个问题”向其他数学家挑战,他求出的解被称作维维亚尼窗口或维维亚尼曲线。

伽利略的传记与著作整理
自从伽利略去世后,维维亚尼就一直在从事撰写伽利略的传记和整理伽利略著作的工作,他曾写道:“我是他最后的门徒,因为在他生命的最后三年,他一直是我的老师。他临终时在场的人,两位神父、托里拆利、他的儿子温琴吉奥·伽利莱和其他家里人,如今只有我一个还活着”。进入二十世纪后,科学史研究者对其中记录的某些已经广为人知的事件提出质疑,比如伽利略在教堂发现单摆的等时性和比萨斜塔上做自由落体的实验,当时未见于同时代人的作品。

1674年维维亚尼致信托斯卡纳大公科西莫三世·德·美第奇,请求仿照米开朗基罗的例子,在佛罗伦萨圣十字圣殿中建立伽利略纪念碑,这一心愿当时未能实现。1693年维维亚尼在自己宅邸的入口处树立了伽利略胸像,并在其上镌刻伽利略生平。

月球上有一座环形山被命名为维维亚尼,旁边的两座小环形山被命名为维维亚尼-N和维维亚尼-P。

参考文献

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