Пьер Луи Моро де Мопертюи, механик и физик

Мопертюи

Пьер Луи Моро де Мопертюи, механик и физик
Когда я выложил пост о цифровой природе наследственной информации, меня сразу попросили рассказать подробнее про то, при чем тут Мопертюи. Выполняю просьбу. * * * Пьер Луи Моро де Мопертюи был одним из самых блестящих умов французского Просвещения.

Он не преподавал в университетах, не имел никаких профессорских званий, а просто занимался наукой в свое удовольствие, время от времени публикуя результаты. И это очень рано сделало его известным ученым и членом нескольких академий, — в XVIII веке такое еще было вполне возможно.

Именно Мопертюи получил решающие данные о форме Земли, доказав, что она представляет собой сплюснутый с полюсов эллипсоид вращения, как и было несколько ранее предсказано Ньютоном. Мопертюи открыл (и математически обосновал) принцип наименьшего действия — один из самых общих принципов физики, оказавшийся полезным для вычислений как в механике, так и в оптике.

Убежденный космополит, Мопертюи по приглашению короля Фридриха Великого переехал из Парижа в Берлин и там стал президентом Прусской академии наук. Это создало ему большие проблемы на родине через несколько лет, когда между Францией и Пруссией началась Семилетняя война, — увы, жизнь мыслителей в разделенном мире никогда не бывает безоблачной.

Умер он в возрасте 61 года в эмиграции, в Базеле, в том самом 1759 году, события которого, по мнению многих нынешних историков, определили поражение Франции в борьбе за мировое господство.

Заинтересовавшись теорией наследственности, Мопертюи не стал пытаться разглядеть структуру клеток под микроскопом: он прекрасно понимал, что текущее состояние естественных наук не позволит там ничего толком разобрать. Он выбрал совершенно другой путь, а именно занялся исследованием человеческих родословных.

Фактически это было применение известного кибернетического принципа «черного ящика». Пусть мы пока не можем вскрыть механизм наследственности, но некоторые его черты наверняка можно будет описать, если как следует рассмотреть данные «на входе» и «на выходе».

Прежде всего Мопертюи показал, что наследственные качества совершенно равноправно передаются потомкам от обоих родителей. Это называлось «бипарентальной теорией наследственности», и в XVIII веке в этом были убеждены далеко не все.

Одни ученые считали, что зародыш получает наследственные качества в основном от отца (анималькулисты), другие — что в основном от матери (овисты). Мопертюи с фактами в руках опроверг обе эти теории. Что же касается его собственных взглядов на наследственность, то их можно сформулировать в нескольких пунктах.

● Предки передают потомкам наследственное вещество, состоящее из материальных частиц («задатков»), между которыми существует химическое сродство еще неизвестного типа. Эти частицы являются носителями памяти. Для каждой части организма существует своя наследственная частица, определяющая свойства этой части.

● При размножении организмов наследственные частицы по каким-то еще неизвестным закономерностям расходятся и комбинируются заново. ● В одном организме могут сочетаться разные наследственные частицы, контролирующие один и тот же признак. В этом случае одна частица может «перекрывать» (l'emporte) влияние другой. Здесь Мопертюи открыл явление, которое Мендель в следующем веке назвал доминированием.

● Комбинация наследственных частиц при возникновении нового организма может быть неточной. Если какая-то частица потеряна, возникает урод, лишенный соответствующего органа (monstre par defaut). Если какая-то частица лишняя, то возникает урод с избыточными органами (monstre par exces). Здесь пока можно лишь сказать, что современная генетика действительно знает подобные эффекты.

● Спонтанные изменения наследственных частиц могут мгновенно создавать новые наследуемые признаки. Хорошей иллюстрацией тут послужило явление человеческой многопалости. У двух нормальных родителей, не имевших в обозримом прошлом никаких многопалых предков, может внезапно родиться ребенок с многопалостью, которая потом оказывается наследственной. Документально подтвердив такой случай, Мопертюи фактически открыл мутации (хотя этого термина тогда еще не было). ● При скрещиваниях могут создаваться новые сочетания наследственных частиц и, тем самым, новые разновидности организмов. Именно это делает человек при разведении домашних животных и растений. Нет никаких оснований считать, что те же процессы не происходят в дикой природе. Здесь у Мопертюи теория наследственности естественным образом переходит в теорию эволюции: получается, что одно без другого не бывает. Насколько мы сейчас понимаем, это абсолютно верно. Хотя даже ученые XIX века, знавшие гораздо больше, пришли к этой мысли далеко не сразу. Интересно, что Мопертюи не допускал никакого наследования благоприобретенных признаков, в отличие от многих ученых XIX и даже XX веков, державшихся так называемого ламаркизма — версии эволюционной теории, согласно которой приобретаемые новые полезные признаки постепенно становятся наследственными. Это особенно важно для Франции, где ламаркизм долго был очень влиятелен. Но на самом деле «мопертюистская» традиция еще старше ламаркистской. Именно ее и продолжает современная генетика.

Есть версия, что Пьер Луи Моро де Мопертюи послужил одним из прототипов доктора Моро, героя знаменитого романа Уэллса «Остров доктора Моро» (Roberts, 2001). Прямых доказательств этому нет, но совпадение первой части фамилии — Моро — с фамилией доктора скорее всего не случайно. Тем более что мысли там содержатся в целом близкие.

Итак, Мопертюи первым пришел к выводу, что материальная основа наследственности (какой бы она ни была) образована дискретными частицами, которые не смешиваются между собой. В XIX веке это было подтверждено экспериментально.

Например, французский ботаник Огюстен Сажрэ (Augustin Sageret) скрещивал капусту и редьку — два родственных растения, которые в числе прочего резко отличаются друг от друга формой стручков. Сажрэ ожидал, что у гибрида форма стручков окажется какой-нибудь промежуточной.

Но вместо этого оказалось, что гибрид имеет два совершенно разных типа стручков: одни похожи на стручки капусты, другие на стручки редьки, переходного же состояния нет. Эти и другие данные убедили Сажрэ, что наследственные качества определяются некими устойчивыми единицами (он говорил «зачатками»), которые не могут сливаться или смешиваться.

Передаваясь от родителей к детям, они вступают в самые разные комбинации, но сами по себе остаются стабильными, примерно как атомы.

Через двадцать лет после Сажрэ австриец Грегор Мендель продемонстрировал в серии аккуратнейших опытов, что такой механизм наследственности реально работает — по крайней мере, у некоторых растений.

Более того, Мендель показал, что знание этого механизма позволяет делать проверямые количественные предсказания. «Задатки» Мопертюи, «зачатки» Сажрэ или «факторы» Менделя — это разные названия для дискретных частиц наследственности, которые в каком-то смысле эквивалентны буквам, составляющим текст. Любая определенная частица либо унаследована данным организмом, либо нет. Это и есть цифровой способ передачи информации.

Источник: https://caenogenesis.livejournal.com/113568.html

Пьер Луи Моро де Мопертюи, механик и физик

Пьер Луи Моро де Мопертюи, механик и физик

Французский механик, астроном и геодезист Пьер Луи Моро Мопертюи родился в 1698 году в Сен – Мало. Он получил хорошее домашнее образование и первоначально выбрал военную карьеру. Но склонность к естественным наукам заставила его уйти в отставку в 1729 году.

  1. В 1728 году Мопертюи был в Англии, где познакомился с идеями И. Ньютона и стал их проводником.
  2. В 1736 году становится руководителем экспедиции в Лапландию. Целью данной экспедиции было проведение измерений меридиана.
  3. В 1740 году переезжает в Пруссию. В 1744 году назначен Президентом физико-математического класса в Берлинской академии наук.

Научные интересы Мопертюи относят к:

  • механике;
  • математическому анализу;
  • геометрии.

Основные научные достижения ученого.

  1. Мопертюи ввел в механику принцип наименьшего действия (1744 год), как универсальный закон природы. Надо отметить, что теологическое обоснование данного принципа породило резкое неприятие ученых.
  2. В геодезии Мопертюи выполнил доказательство того, что Земля сплющена около полюсов.
  3. Он стал автором ряда работ в области астрономии, самой известной из них является «Опыт космологии» (1750 год).

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Лапландская экспедиция

К 1730 году в научном мире произошло обострение споров о форме нашей планеты. Гюйгенс и Ньютон высказали предположение, что Земля обладает формой приплюснутого эллипсоида вращения.

Другие астрономы с именем, например, Дж. Доменико Кассини считали Землю вытянутым эллипсоидом вращения.

С целью окончательного разрешения данного вопроса о форме Земли во Французской академии наук было принято решение направить две экспедиции:

  • первую в Лапландию (руководители: Мопртюи и Клеро);
  • вторую в Перу (территория современного Эквадора) (руководители: Буге и Ла-Кондамина).

Экспедициям была поставлена задача: С наибольшей точностью провести измерения длины градуса меридиана нашей планеты. Это дало бы возможность выявления истинной гипотезы о форме Земли.

Проведенные измерения показали, что Ньютон и Гюйгенс были правы.

Результаты своей работы Мопертюи описал в «Отчете о путешествиях по приказу короля» и публикации «О фигуре Земли».

Принцип наименьшего действия

Принятие теории света Ньютона, которая требовала того, чтобы свет распространялся с большей скоростью в более плотной среде, привело к критике принципа Ферма, который считал, что должно происходить наоборот, в более плотной среде скорость света меньше. В эту дискуссию включился Пьер Моро де Мопертюи, который был с 1745 по 1753 Президентом Физического отделения Берлинской Академии наук.

В своих докладах 1740-1744 гг. ученый приблизительно воспроизводя идею Ферма о распространении света, заявил, теория Ньютона разрушила все построения Ферма. И Мопертюи хочет отыскать иной принцип «экономии», который был бы совместим с законами сохранения Ньютона. Это ему удалось, причем использовал исключительно метафизические рассуждения.

Мопертюи положил, что свет выбирает путь, который дает реальную экономию. Это путь, на котором действие является наименьшим. Количеством действия ученый считал произведение количества движения тела на пройденный телом путь.

Из данного допущения можно доказать, что при распространении света из точки 1 первой среды в точку 2 второго вещества, так, что на его пути действие является минимальным, то на границе раздела двух веществ преломление света идет в соответствии с законом Декарта. В этом случае с большей скоростью свет распространяется в веществе с большим преломлением.

Мопертюи показал, что если свет распространяется по прямой линии или отражается, то принцип наименьшего действия выполняется.

В дальнейшем ученый использовал принцип наименьшего действия для решения задачи прямого соударения пары тел. Данное обобщение толкнуло ученого к провозглашению общего принципа, который формулируется так:

Определение 1

Если в природе идет любое изменение, то количество действия, требуемое для него, всегда минимально.

Считая принцип наименьшего действия универсальным, Мопертюи объяснял это метафизическими рассуждениями, используя при этом теологические аргументы.

Приложением данного принципа ученый представил получение распространенных законов соударяющихся тел и рычага, находящегося в равновесии. Многие ученые, например, Лагранж, считали, что указанные выше приложения имеют весьма специальный характер, чтобы их можно было использовать в качестве доказательства универсального и общего принципа.

Замечание 1

Мопертюи попытался используя принцип наименьшего действия доказать существование бога.

После оглашения данного принципа последовала метафизическая полемика. Дискуссию начал П. Дарси в 1749 году, выступив со статьей. В этой статье Дарси, рассмотрев задачу соударения пары упругих тел, остающихся в покое после удара, доказал, что принцип, сформулированный Мопертюи может приводить к неверному результату. Через некоторое время к дискуссии подключились и другие ученые.

Роль Эйлера в установлении принципа наименьшего действия

В этой полемике кроме других вопросов, оспаривалось первенство Мопертюи в авторстве самого принципа наименьшего действия (автором считали Эйлера). Сам Эйлер авторство отрицал, однако именно благодаря Эйлеру принцип стали использовать на практике. Он показал универсальность принципа наименьшего действия, используя его при решении задач механики.

Заметим, что Мопертюи не дал точного определения для физического параметра, который следует минимизировать. Он рассмотрел исключительно задачи в которых параметры движения изменяются мгновенно и один раз, все остальное время перемещение тел идет в соответствии с законами инерции.

Аналитически оформил и во многом обобщил принцип наименьшего действия Эйлер. Он доказал реализацию данного принципа для перемещения материальной точки, если на нее оказывает действие центральная сила. В соответствии с пониманием Эйлера действие (для материальной точки) на отрезке ($1;2$) ее траектории определено как:

$D=\int_12 mvds (1),$

где $v$ — скорость точки; $m$ — масса точки; $s$ — отмеряется по траектории точки, является линейной координатой.

Смысл принципа наименьшего действия в минимизации интеграла (1).

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/per_lui_moro_de_mopertyui_mehanik_i_fizik/

Booksm
Добавить комментарий