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。

人物生平

力学贡献

数学成就

多才多艺(《声乐宝鉴》 Sterckte-nbouwing)

人物生平

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。1581年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。1604年，由于拿骚的毛里斯举荐，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。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。

他深信科学对于人类社会发展的重大作用，因而积极主张组织一切有理智的人共同合作推动科学的研究和发展。但是，他的工作没有得到人们的普遍了解，直到1608年，他的著作被翻译成拉丁文收集在《数学著作选》中，才得到传播。1846年7月，人们在斯台文的家乡布鲁日竖立了一座纪念碑，以纪念他的业绩。

力学贡献

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。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。斯台文于1586年运用这一原理通过对“斯台文链”的分析，率先引出了力的平行四边形定则。在他那个时代（16世纪末—17世纪初），有一种永动机是广泛被谈论着的，有14个能滚动的很重的铁球用链子连起来放在一个三棱体上。三棱体的一边比较斜，一边比较陡，且斜的一边比陡的一边长些。永动机的制造者们相信，斜的一边上有4个重铁球，陡的一边只有两个重铁球，4个铁球的下滑力自然比两个铁球大，整个装置就会如箭头所指示的方向滑下来。一旦左边滑下去一个重球，右边一定同时补充上一个重球，左边的斜面上依然是4个重球，右边的斜面上仍只有两个重球，永远是左边的下滑力大于右边的下滑力，球链就会永远不断地运动下去。斯台文在研究这种永动机时，从经验出发判断它不可能永动，因为左边球虽多，但斜面缓，每个球产生的向下拉力小，右边球虽少，但斜面陡，每个球产生的向下拉力大，结果两边斜面向下的拉力一样大。至此，斯台文并没有停止思维，他又把该问题进一步引向深入：由于球的个数跟斜面的长度成正比，每个球都是一样重，所以各边球的总重也一定跟斜面长成正比，得出有名的两个斜面上力量平衡的定律。

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。在流体静力学方面，斯台文证明了“在一已知表面上，液体的压力依赖于这个表面上液体的高度及表面的面积，而不依赖于液体容器的形状”。他还对固体排水的阿基米德原理给出了一个更为简单自然的解释：在物体C浸没之前考虑与C体积相等的水，因后者是静止的，必须受与其自身重量相等的向上的力，而C本身置于水中时也经受同样的浮力。通过想象部分水是固体化的，解释了阿基米德原理。斯台文将自己在流体化的静力学方面的研究成果载入《流体静力学基础》（De beghinselen des waterwicht）。这是继阿基米德以来，流体静力学方面的第一篇系统著述。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。

数学成就

在斯台文之前的西方，世界各地避免分数的倾向使得人们使用了越来越小的各种度量衡单位，计算甚是复杂。斯台文为了简化计算，撰写了《论十进》(De thiende，1585）。这本小册子是他在数学方面最重要的著作。在书中，斯台文首次明确提出了小数理论。斯台文的十进数“是一种基于用十进位思想的算术，它利用通常的阿拉伯数码，其中任可数都可以写下来，通过它们，在商业中遇到的所有计算只用整数而不用分数便可进行。”（《论十进》第一部分，定义1）他用3①7②5③来表示0.375，克服了处理小数的困难。斯台文认为应当用十进制表示分数及其运算，并提倡使用十进制的度量衡。然而，十进制的提出并没有马上引起反响，欧洲直到法国大革命才开始使用十进制的度量衡。十进分数的发明不应该归功于某一个人，但在西方斯台文是第一个系统的论述十进分数及其算术的人。

在《算术》（L'Arithmetique，1585）中，斯台文给出了算术和代数的一般论述，还给多项式引入了一个新的符号，并给出了二次、三次、四次方程的统一解法。

此外，斯台文还先后出版了《利息表》（Tafelen van interest，1582）、《几何问题集》（Problematum geometricorum，libri V，1583）、《论透视》（Van de verschaeuwing，1608）等数学论著。他的这些著作不仅理论性强，而且联系实际广泛，语言简洁易懂，引人入胜。

多才多艺

《声乐宝鉴》

斯台文所取得的各项重大成就并不仅仅局限在力学和数学两个科学领域，还涉及到天文学、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

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》使用荷兰语创作的最古老的逻辑方面的论文之一。

恩格斯称十四至十六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。