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天文學家—凱特勒
基本介紹
姓名:卡普坦 Kapteyn,Jacobus Cornelius
國家或者地區(qū):荷蘭
學科:天文學家
簡 歷
(南半球恒星的情況始終不如北半球知道得那么多。文明人的眼睛注視北半球的星空已有六千年之久。全球人口有百分之九十在北半球,那兒還建造了占全球總數百分之九十的天文臺。)卡普坦利用吉爾的照片,于十年之后發(fā)表了一份星表,它包含了南天極周圍19度范圍內的454,000顆恒星。他用自己對恒星的大星研究,引伸出了關于我們銀河系的一些情況。例如,他決定象赫歇耳在一個世紀之前已做過的那樣對恒星計數,并根據在各個方向上求得的星數來確定銀河系的形狀。望遠鏡是比赫歇耳那時好些了,而這項任務則始終枯燥沉悶得令人難以忍受。1906年,卡普坦決定在天空中隨機地選出一些天區(qū),僅在這些天區(qū)中進行恒星計數。這可以看作是一種對老天的“民意測驗”,事實上,可以將卡普坦看作是統(tǒng)計天文學的創(chuàng)始人。許多天文臺協(xié)同工作。在卡普坦臨終的那一個,他已能宣布從這些計數工作推論出來的我們銀河系的形狀。他也象赫歇耳先前已得出的結論一樣,認為銀河系是透鏡狀的,我們的太陽位于其中心附近。但是,他認為銀河系的大小則是赫歇耳估計的九倍。他相信銀河系直徑為55,000光年,厚11,000光年。(一光年是光在一年之中行徑的距離,或者,是5,880,000,000,000英里。)然而,這個銀河系模型與哈洛·沙普利當時提出的另一個模型相抵觸。卡普坦死得太早了,未能看到解決這一矛盾時對沙普利有利的??ㄆ仗箤盗勘姸嗟暮阈歉信d趣,這導致他也研究它們的自行。卡普坦研究的一顆星,現(xiàn)在稱為卡普坦星,具有迄今所知名列第二的高速自行。只有巴納德星才運動得比它更快。恒星的運動首先是由哈雷探測到的,赫歇耳研究了各種恒星的自行,已證明太陽本身也在太空中運行著。然而,一直到卡普坦的時候,人們的普遍印象是各種恒星的自行是隨機分布的,群星宛如一大群漫無目標地運動的蜜蜂。但是,卡普坦發(fā)現(xiàn)大熊星座中的某些星,再加上廣泛地散布在天空中的許多其它恒星,卻都以大致相同的速度沿同一方向運動。事實上,到了1904年他已發(fā)現(xiàn),恒星可以分成兩個流,它們以相反的方向運動,五分之三的恒星沿一個方向運動,剩下的五分之二則朝另一方向運動,后來愛丁頓將這種想法推廣到了更暗的恒星。這樣,我們的銀河系便納入某種秩序之中了??ㄆ仗贡救宋茨芸吹剿@一結果的重要意義;四分之一世紀之后,奧爾特做到了這一點。通過對自行的大量研究,卡普坦便能在任意一群給定恒星中,檢測出由于我們太陽本身的運動而額外施加于它們的一種普遍運動。星群越遠,這種普遍運動(正如從運動著的火車窗口中看到外面的風景在朝后運動一樣)看起來就越小,用這種方法,卡普坦便能確定超出先前可測極限的恒星距離了。
統(tǒng)計學家-凱特勒
簡介
凱特勒(Lambert Adolphe Jacques Quetelet,1796~1874),比利時統(tǒng)計學家、數學家和天文學家。出身于比利時甘特市的一個小商人家庭。1819年畢業(yè)于甘特大學,因數學成績出類拔萃,在布魯塞爾雅典娜學校從事數學教學工作。1823年赴法國巴黎學習天文學。1828年任布魯塞爾大學教授,講授天文學、測量學,研究氣象學和統(tǒng)計學。1834年任比利時科學院秘書。1841年任比利時中央統(tǒng)計委員會會長。1851年積極籌備國際統(tǒng)計學會組織,并任第一屆國際統(tǒng)計會議主席。在此之后,先后被選為英國科學促進會統(tǒng)計學部常務委員、歐洲各國科學院的院士。
著作
凱特勒被統(tǒng)計學界稱為“近代統(tǒng)計學之父”、“國際統(tǒng)計會議之父”。他一生著作頗豐,其中有關統(tǒng)計學方面的就有65種之多。影響最大的有:《論人及其才能的發(fā)展》(再版時改名為《社會物理學》)(1835)、《關于應用于道德科學、政治科學的概率論的書簡》(1846)、《社會制度及其支配規(guī)律》(1848)和《社會物理學》(1869)。
近代統(tǒng)計學之父
人類的統(tǒng)計實踐活動起始于計數,這在原始社會就有了。隨著歲月的流逝,人類統(tǒng)計實踐活動越來越豐富,發(fā)展到17世紀,“統(tǒng)計學”應運而生。統(tǒng)計學的產生最初是與“編制國情報告”有關。作為國家的首腦、治國者、政治家,在經濟上必須了解國家的收入與支出、生產的過剩與不足、產品的出口與進口;在軍事上必須了解進攻與防御時的兵力;在法律上必須了解社會上犯罪的情況,等等。于是編制有關這方面國情和國力的數據、資料和圖表就成了統(tǒng)計學的任務。因此,最早的統(tǒng)計學也稱為“國勢學”,即它研究的主要是“國家的形勢”。17世紀,研究這門學問的人在德國被稱為“國勢學派”,在英國則被稱為“政治算術學派”,前者注重材料的記述、年鑒的編制,后者更注重數量分析方法的運用。但是,這兩個學派都有其局限性,一是他們在很大程度上還處于統(tǒng)計核算的初創(chuàng)階段,只能以簡單、粗略的算術方法來對社會、經濟等現(xiàn)象進行計量和比較。二是他們只是記述各國的國力、國情,靜態(tài)地研究社會現(xiàn)象。三是他們對統(tǒng)計結果表述的靜態(tài)規(guī)律常常用“上帝”的意志來解釋,而沒有把它們看成是社會現(xiàn)象背后固有的一種統(tǒng)計規(guī)律性。
自文藝復興以后,人們已經注意到在各種玩紙牌、擲骰子的賭博活動大量進行之后,會有某種類型的規(guī)則性出現(xiàn)。概率論最早就是研究這種規(guī)則性的產物。經過17世紀法國的帕斯卡、瑞士的貝努利,18世紀法國的莫阿弗爾和拉普拉斯、英國的貝葉斯,19世紀德國的高斯等數學家的研究,作為研究隨機現(xiàn)象規(guī)律性的古典“概率論”到了19世紀已經形成。拉普拉斯說:“由于現(xiàn)象發(fā)生的原因多為我們所不知,或知道了也因為原因繁復而不能計算;發(fā)生原因又往往受偶然因素或無一定規(guī)律因素所擾亂,以致事物發(fā)生發(fā)展的變化,只有進行長期的大量觀察,才能求得發(fā)展的真實規(guī)律。概率論則能研究此項發(fā)展改變原因所起作用的成分,并可指明成分的多少?!?/p>
由于歷史的原因,概率論的產生和形成在16至18世紀與統(tǒng)計學關聯(lián)性不大;統(tǒng)計學也很少將概率論應用到自己的領域。將統(tǒng)計學與概率論真正結合起來的,則是19世紀凱特勒的功績。故人們稱他為“近代統(tǒng)計學之父”。
認定社會現(xiàn)象具有自身的統(tǒng)計規(guī)律性
1819年凱特勒大學畢業(yè)后,主要從事數學教學工作。1823年為籌建天文臺,他被政府派往巴黎學習天文學。在學習期間,凱特勒與拉普拉斯、油松、傅立葉等概率論專家學者相識,從他們那里學到了較高水平的概率理論。同時他還受到法國盛行的力學自然觀,特別是拉普拉斯機械唯物論思想方法的影響。1827年他赴倫敦學習,又大量接觸了政治算術學派的經濟統(tǒng)計學和人口統(tǒng)計學的思想方法。回國后,凱特勒任布魯塞爾大學教授,講授天文學、測量學。1828年他編寫了《比利時綜合統(tǒng)計手冊》與《概率計算入門》。1829年他協(xié)助制訂了荷蘭人口調查計劃。1829年至1830年期間,他先后到德國、意大利、瑞士等國從事地磁測量研究。在德國他拜見了高斯。在國外期間,他還接觸到人壽保險業(yè)務上的實際統(tǒng)計問題,增加了對從事統(tǒng)計學研究的興趣。1831年,比利時從荷蘭分離出來后,凱特勒參與主持新建比利時統(tǒng)計總局的工作。在此后的5年中,他開始從事有關人口和犯罪問題的統(tǒng)計學研究。
在這種研究中,凱特勒發(fā)現(xiàn)以往被人們認為從個體來說具有偶然性、從整體來說具有雜亂無章性的社會犯罪現(xiàn)象,也具有一定的規(guī)律性。他根據英國、法國、俄國等的統(tǒng)計資料,作出了很多統(tǒng)計分析,結果發(fā)現(xiàn)如果一連觀察幾年的犯罪數字,如兇殺案件、行兇方法、犯罪形式、判罪比例等的數目,那么可以看出,這些數字逐年都在同一范圍內變動,呈一定的規(guī)律性。
此外,凱特勒在作有關人類的自殺統(tǒng)計、人口統(tǒng)計、婚姻統(tǒng)計、神經病患者統(tǒng)計時,均發(fā)現(xiàn)與上述雷同的現(xiàn)象。于是,凱特勒確認那些表面上似乎雜亂無章的、偶然性占統(tǒng)治地位的社會現(xiàn)象,如同自然現(xiàn)象一樣也具有一定的規(guī)律性。他認為統(tǒng)計學不僅要記述各國的國情,研究社會現(xiàn)象的靜態(tài),而且要研究社會生活的動態(tài),研究社會現(xiàn)象背后的規(guī)律性。凱特勒的這一思想為近代統(tǒng)計學的科學化奠定了基礎。他還認為社會現(xiàn)象背后的這種規(guī)律性是社會內在固有的,而不是“神定秩序”;人們可以通過計算統(tǒng)計指標來揭示這些規(guī)律。凱特勒的這些思想給后世統(tǒng)計學家以深刻的影響。
犯罪統(tǒng)計中所呈現(xiàn)出來的規(guī)律性,竟使凱特勒聯(lián)想到司法機構的經費預算問題。1829年他說:“可預想每年有同一犯罪以同一序列重復出現(xiàn)。監(jiān)獄和法院的預算,與國家每年收入幾乎同樣確定?!?835年他在《論人類》一書中又說:“世界上,人們每年按某一驚人的常例來確定用于監(jiān)獄、徒刑場和斷頭臺等開支的預算。雖然人們想盡力節(jié)約這筆開支,但只要仔細考察這些開支數目,卻不幸每年都中了我的預言?!睂τ趧P特勒的上述成就,馬克思曾給以充分的肯定:“凱特勒先生在1829年發(fā)表的對可能出現(xiàn)的罪行的估計,不僅以驚人的準確性預算出了后來1830年法國發(fā)生的犯罪行為的總數,而且預算出了罪行的種類?!?/p>
凱特勒還從實際出發(fā),不顧當時統(tǒng)治階級的偏見,提出犯罪與貧窮之間并不存在著必然聯(lián)系。他根據統(tǒng)計資料得出結論:鑒于最貧窮地區(qū)的犯罪數目不及經濟發(fā)達地區(qū)的犯罪數目大,因此,犯罪反而與經濟(走向)富裕有關。凱特勒的上述工作,處處閃爍著他社會統(tǒng)計規(guī)律性思想的光輝,給后人以極大的啟迪。
把統(tǒng)計學與概率論結合起來
統(tǒng)計學成為近代意義上的科學的統(tǒng)計學,本來是從引進概率論開始的,它的奠基人正是凱特勒。1828年前,他就從拉普拉斯等數學名家那里學到了概率論,并著有《概率計算入門》一書。他深知要在社會現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,必須運用概率計算理論。他說:“概率論在我們將要研究的現(xiàn)象中,對于人們從實際或經驗上命名的一切東西,將代之以具有科學性的東西?!?/p>
從1831年開始,凱特勒搜集了大量關于人體生理測量的數據,如體重、身高與胸圍等。經分析研究后,認為這些生理特征都圍繞著一個平均值而上下波動,呈現(xiàn)出概率論中所述的正態(tài)分布。
他以5738名蘇格蘭士兵的胸圍為例(圖表略)
這種分布規(guī)律和在射擊時槍彈圍著靶子中心分布的規(guī)律一樣,都是以大數律為主要內容的概率論所揭示的正態(tài)分布規(guī)律。凱特勒還進一步運用這個規(guī)律,檢查出自己國家新兵身高頻率曲線與理論正態(tài)分布曲線不相吻合的不正常情況,推測這可能是征兵工作中出了問題。調查結果發(fā)現(xiàn),果真有幾個征兵機關從中作弊。凱特勒上述統(tǒng)計工作實際上是拉普拉斯等人概率論中正態(tài)分布曲線、誤差法則等理論的運用。
凱特勒運用概率論的方法進一步研究了社會道德中的大量統(tǒng)計資料,發(fā)現(xiàn)了以下基本原則:“在我們對于多數人進行觀察的時候,人的意志就平均化起來,并且不留任何顯著的痕跡。所有部分意志的作用,和純粹受偶然原因所制約的各種現(xiàn)象一樣,它們即被中和或抵消了。”這就是凱特勒著名的“平均人”思想。他認為“不應當注意個別的人,而應當把個別的人當作種族的一部分來考察。只有把人的個性去掉之后,我們才能把存在于人們中間的所有偶然的東西摒棄殆盡。這樣,那種對于大量現(xiàn)象僅起極小作用的、或完全不起作用的個別特殊性,就自然會平均化起來,從而我們就能把握住綜合的結果”。同時他還認為對社會上偏離“平均人”的差異性,也要研究其發(fā)生的原因。據他研究,社會上所有的人同“平均人”的偏差愈小,社會上的矛盾也就愈緩和。而文化上的正面引導,則可以減少每個人與“平均人”的偏差,從而減少犯罪的發(fā)生。凱特勒的“平均人”思想在歷史上影響很大。馬克思在其《資本論》一書中也曾運用過這種思想。
凱特勒就是這樣在自己的研究工作中,把統(tǒng)計學與概率論結合起來。他首次在社會科學的范疇內提出了他的大數律思想,并把統(tǒng)計學的理論建立在大數律的基礎上,認為一切社會現(xiàn)象也受到大數律的支配。他的這種統(tǒng)計思想曾盛行一時,至今還有影響。
1857年凱特勒在第三次國際統(tǒng)計會議上,論證了概率論方法對于統(tǒng)計價值測定的必要性。1867年他在第六次國際統(tǒng)計會議上,又提出希望能建立一個特別小組委員會來處理直接與概率論有關的統(tǒng)計問題。凱特勒不僅把概率統(tǒng)計的方法引入到人口、領土、政治、農業(yè)、工業(yè)、商業(yè)、道德等社會領域,還把概率統(tǒng)計的方法引入到天文、氣象、地理、動物、植物等自然領域。他的這種關于概率統(tǒng)計的方法是應用于任何事物數量研究的最一般方法的思想,對以后統(tǒng)計學的發(fā)展具有重大意義。
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