Hero Image
置换根:拉格朗日定理

1770 年,代数学有一个停滞了两个多世纪的问题。二次方程有求根公式,卡尔达诺在 1545 年也发表了三次和四次方程的解法。到了五次,谁也找不到任何东西。最优秀的数学家都试过,每一种直到四次都管用的方法,到了五次就卡住了。 拉格朗日没有再去尝试一种新方法。他提出了一个不同的问题:旧方法为什么管用? 我打算在这篇论文中考察迄今为止找到的各种方程代数解法,把它们归结为一般原理,并先验地说明这些方法为什么对三次和四次方程有效,而对更高次的方程失效。 — 约瑟夫-路易·拉格朗日,《关于方程代数解法的思考》(1771) 这篇论文有 200 多页,由柏林科学院在 1770 年和 1771 年发表。 把根打乱 核心想法是考察由方程的根构成的表达式,看看当根互换位置时这些表达式会怎样。 先从二次开始。方程 $x^2+bx+c=0$ 的根是 $x_1$ 和 $x_2$,自韦达以来人们就知道 $$x_1+x_2=-b,\qquad x_1x_2=c.$$交换 $x_1$ 和 $x_2$,这两个表达式不变。正因为如此,它们可以用系数写出来。而差 $x_1-x_2$ 会变:变成 $x_2-x_1$,即它的相反数。它取两个值。但它的平方又只取一个值,于是可以用系数写出来: $$(x_1-x_2)^2=(x_1+x_2)^2-4x_1x_2=b^2-4c.$$现在只需开方:$x_1-x_2=\pm\sqrt{b^2-4c}$。知道了和与差,根立刻就出来了,结果正是二次方程求根公式。公式里的 $\pm$,恰好就是 $x_1-x_2$ 可能取的两个值的符号。 四次的秘密 拉格朗日对三次和四次方程做了同样的分析。在四次方程中,设根为 $x_1, x_2, x_3, x_4$,费拉里的技巧相当于考察表达式 $$t=x_1x_2+x_3x_4.$$打乱四个根共有 $4!=24$ 种方式,但 $t$ 只取三个值: $$\begin{gathered}x_1x_2+x_3x_4,\\ x_1x_3+x_2x_4,\\ x_1x_4+x_2x_3.\end{gathered}$$这三个值是一个三次方程的根,其系数可由原方程的系数算出。既然三次方程已经会解,就能求出 $t$,进而求出根。四次方程之所以可解,是因为存在一个取值少于四个的根的表达式。 对于五次方程,拉格朗日寻找一个取值很少的五个根的表达式,没有找到。他怀疑这个问题无解,但无法证明。意大利人保罗·鲁菲尼在 1799 年给出了几乎完整的证明,说明不存在一般的求根公式;挪威人尼尔斯·阿贝尔在 1824 年彻底解决了这个问题。几年后,埃瓦里斯特·伽罗瓦把拉格朗日的想法发展成一整套理论,即群论。 定理 在这项分析中,拉格朗日证明了一个今天以他命名的结果: 如果把一个含 $n$ 个字母的表达式按所有 $n!$ 种可能的方式打乱,它所取的不同值的个数整除 $n!$。 例如,四个字母的表达式 $t$ 取 3 个值,3 整除 24。两个字母的表达式 $x_1-x_2$ 取 2 个值,2 整除 $2!=2$。

Hero Image
虚功原理

在任意力的任何平衡中,无论这些力以何种方式施加,正能量之和都等于负能量之和。 — 约翰·伯努利致皮埃尔·瓦里尼翁的信(1717 年 1 月 26 日) 从阿基米德起,每一种简单机械都有自己的一套解释。杠杆遵循力臂定律;斜面遵循斯蒂文发明的力的分解;滑轮靠关于绳子的推理;螺旋又是另一回事。1717 年,约翰·伯努利在给法国朋友皮埃尔·瓦里尼翁的信中证明,这些定律全都是 同一个原理 的特例。 想法:只动一点点 设想一台处于平衡的静止机械。现在设想你在思想中让它移动一段极小的距离,同时遵守它的约束:杠杆绕支点转动,绳子不伸长,木块不离开斜面。这种想象中的位移叫作 虚位移,因为它并不真的发生。 在每个受力 $F_i$ 的点上,该点沿力的方向移动了一点点 $\delta s_i$。乘积 $F_i\,\delta s_i$ 就是这个力的 虚功。约翰称之为 能量,这是这个词第一次以接近今天的含义出现。原理说: $$\boxed{\ \text{平衡时,}\quad\sum_i F_i\,\delta s_i=0\ \text{ 对一切虚位移成立。}\ }$$帮助运动的力所做的功,等于阻碍运动的力所做的功。静止的机械不能无中生有地产生功。 阿基米德的杠杆 一根杠杆上,重物 $P_1$ 和 $P_2$ 分别距支点 $a$ 和 $b$。让杠杆转过一个极小的角 $\delta\theta$。$P_1$ 一侧下降 $a\,\delta\theta$,$P_2$ 一侧上升 $b\,\delta\theta$。下降的重物做正功,上升的做负功: $$P_1\,a\,\delta\theta-P_2\,b\,\delta\theta=0\quad\Longrightarrow\quad P_1\,a=P_2\,b.$$这就是阿基米德定律,不需要任何相似三角形的图形:$\delta\theta$ 直接约掉了。 滑轮 在一组滑轮中,重物 $W$ 由 $n$ 段绳子吊着,一个人用力 $F$ 拉绳子的自由端。如果重物上升 $\delta h$,$n$ 段绳子每段都缩短 $\delta h$,这些绳子全都从自由端出来,自由端移动 $n\,\delta h$。所以 $$F\cdot n\,\delta h-W\,\delta h=0\quad\Longrightarrow\quad F=\frac Wn.$$用四段绳子,只需 25 千克的力就能提起 100 千克。但要在距离上付出代价:重物上升 1 米,就得拉动 4 米绳子。

Hero Image
没有无穷小的导数与中值定理

18 世纪末,微积分用起来很好,却没有人能说清楚它为什么好用。莱布尼茨的 $dx$ 是“无穷小”的量:有时把它们当作不等于零,好拿来做除数;紧接着又把它们当作零,好把它们略去。贝克莱主教在 1734 年嘲笑过这一点,称它们为“消逝的量的幽灵”。 拉格朗日为此感到不安。1797 年,他出版了一本书,书的副标题本身就是一整套纲领: 包含微分学的原理,摆脱了一切关于无穷小、消逝量、极限和流数的考虑,并归结为有限量的代数分析。 — 约瑟夫-路易·拉格朗日,《解析函数论》(1797) 导出的函数 拉格朗日的想法是:每个合理的函数都可以展开成幂级数。给变量 $x$ 一个增量 $i$,那么 $$f(x+i)=f(x)+p\,i+q\,i^2+r\,i^3+\cdots,$$其中 $p, q, r, \ldots$ 是 $x$ 的新函数。拉格朗日把其中第一个,即 $i$ 的系数,定义为 $f$ 的导出函数,并用一撇来写:$f'(x)$。$f'$ 的导数是 $f''$,依此类推。 看看这对 $f(x)=x^3$ 是怎么用的。把立方展开, $$(x+i)^3=x^3+3x^2\,i+3x\,i^2+i^3.$$$i$ 的系数是 $3x^2$,所以 $f'(x)=3x^2$。不需要用一个后来会消失的东西做除数,也不需要略去任何东西:只要读出一个系数就行。这正是拉格朗日想要的。 请启用 JavaScript 以使用这个交互图形。完整的推理见正文。 留下来的一撇 今天学校里导数有两种记号:莱布尼茨的 $\frac{dy}{dx}$,和拉格朗日的 $f'(x)$。“导数”(derivative)这个词也来自这本书:fonction dérivée,即由第一个函数导出的函数。牛顿在字母上面加一点写成 $\dot y$,今天主要在物理里、当变量是时间时才会用到。 计划在哪里失败了 这个计划有一个缺陷,柯西在 1823 年指出了它:并不是每个函数都等于它的幂级数。函数 $$f(x)=e^{-1/x^2}\ \ (x\neq0),\qquad f(0)=0$$在零附近平坦到它所有的导数在那里都等于零。它在零处的幂级数是 $0+0\,i+0\,i^2+\cdots=0$,但函数本身并不是零。像拉格朗日那样从级数出发是不够的。柯西用极限的思想重建了微积分,今天教的就是他的版本。 不过,拉格朗日在途中找到了两件工具,它们在他的计划失败后保留了下来。 中值定理 第一件是中值定理,他需要用它来控制自己的级数。用今天的形式来说:如果 $f$ 在从 $a$ 到 $b$ 的区间上可导,那么两者之间至少有一点 $c$,使得

Hero Image
约翰·伯努利的遗产

约翰·伯努利没有写出一部伟大的书,不像哥哥写了《猜度术》,也不像牛顿写了《原理》。他最有名的书是以别人的名义出版的。他留下的是一种工作方式:把每个物理或几何问题变成一个方程,再用莱布尼茨的微积分去解。他还留下了学生。 莱布尼茨的斗士 在牛顿与莱布尼茨谁发明了微积分的争论中,约翰是莱布尼茨一方最好斗的战士。1713 年初,牛顿担任会长的皇家学会发表了一份报告,把优先权判给牛顿。莱布尼茨用一份匿名传单《飞页》(Charta volans)回应,其中引用了"一位杰出数学家"的判断:那就是约翰。此后几年,约翰不断用难题挑战英国数学家,他认为这些题用牛顿的方法是解不出来的。莱布尼茨于 1716 年去世,约翰又独自吵了好多年。这场争论让英国数学与欧洲大陆的数学隔绝了将近一个世纪。 “函数"这个词 数学意义上的 函数 一词,诞生于 1690 年代莱布尼茨与约翰之间的通信。1718 年,约翰发表了第一个定义: 我把一个变量的函数称为由这个变量和常数以任何方式组成的量。 — 约翰·伯努利,《巴黎科学院论文集》(1718) 他用希腊字母 $\varphi$ 表示 $x$ 的函数,有时写作 $\varphi x$,不加括号。是他的学生欧拉在 1734 年开始写成 $f(x)$。本站旧的函数课程中有这些记号的年表: 年份 作者 记号 1694 约翰·伯努利 用一个字母,例如 $n$,表示依赖于 $x$ 的量 1698 约翰·伯努利 用 $X$ 或 $\xi$ 表示 $x$ 的函数 1718 约翰·伯努利 $\varphi x$ 1734 莱昂哈德·欧拉 $f\left(\frac xa+c\right)$ 一个学派 约翰教出的重要数学家,比他那个世纪的任何其他老师都多。其中有: 洛必达侯爵,他把约翰的课写成了第一本微积分教科书。 儿子尼古劳斯二世、丹尼尔和约翰二世。 丹尼尔创立了流体动力学,提出了以伯努利命名的原理;约翰二世继承了父亲的教席。 莱昂哈德·欧拉,那个世纪最伟大的数学家,约翰每逢星期六指导他。 皮埃尔-路易·莫罗·德·莫佩尔蒂,提出了最小作用量原理;以及 亚历克西·克莱罗,研究了地球的形状。 通过欧拉,这条师承一直延续到在柏林接替欧拉的拉格朗日,又从那里延续到十九、二十世纪数学的很大一部分。 留下了什么 微积分。 洛必达法则、对数求导法、指数演算,以及函数的定义。 曲线。 悬链线和最速降线,以及运动与光之间的类比。 变分法。 最速降线挑战和与雅各布关于等周问题的争论,为欧拉和拉格朗日开辟了道路。 力学。 虚功原理,静力学和《分析力学》的基础。 教学。 一代数学家,欧拉居首。 全集 1742 年,75 岁的约翰在洛桑和日内瓦出版了四卷本的《全集》(Opera omnia)。编辑工作由加布里埃尔·克莱姆主持,就是线性方程组克莱姆法则的那位。《水力学》就收在其中,带着约翰选定的 1732 年日期,好让它看起来早于儿子的《流体动力学》。

Hero Image
拉格朗日乘数:带约束的最优化

几乎每个现实中的决定都是一个带约束的最大或最小值问题。工厂想要最大的利润,但原料有限。一个罐子要装 350 毫升,用的铝要尽量少。单摆想怎么动都行,只要小球一直拴在绳子上。拉格朗日为所有这些问题找到了一个统一的方法。它出现在 1788 年的《分析力学》中,用来处理力学系统的约束;也出现在 1797 年的《解析函数论》中,作为一条一般的计算规则。 围栏 先从一个希腊人就会解的问题开始。用 20 米长的围栏,围成的哪个矩形面积最大?设两边为 $x$ 和 $y$,我们要求 $$f(x,y)=xy\qquad\text{在约束}\qquad g(x,y)=x+y=10$$下的最大值。这里很容易解出 $y=10-x$,再求 $x(10-x)$ 的最大值。但在许多问题中,约束是一个复杂的方程,什么也解不出来。拉格朗日想要一种永远不需要这样做的方法。 一个新字母 拉格朗日的配方是增加一个新的未知数,今天我们叫它 $\lambda$,即乘数,并要求 $f$ 的导数与 $g$ 的导数成比例: $$\begin{aligned}\frac{\partial f}{\partial x}&=\lambda\,\frac{\partial g}{\partial x},\\ \frac{\partial f}{\partial y}&=\lambda\,\frac{\partial g}{\partial y},\\ g(x,y)&=10.\end{aligned}$$在围栏问题中,$\frac{\partial f}{\partial x}=y$,$\frac{\partial f}{\partial y}=x$,$g$ 的导数都等于 $1$。方程变成 $$y=\lambda,\qquad x=\lambda,\qquad x+y=10,$$于是 $x=y=5$。最好的矩形是 5 乘 5 的正方形,面积 25 平方米。不需要解出任何东西:约束作为又一个方程进来,$\lambda$ 作为又一个未知数进来。 为什么管用 下图画出了面积 $xy$ 取固定值 9、16、25 和 36 的曲线,以及约束直线 $x+y=10$。沿着直线走,我们经过面积越来越大的曲线,直到面积为 25 的曲线。之后面积又开始减小。面积为 36 的曲线根本碰不到这条直线。 在最优点,约束直线与面积为 25 的曲线相碰而不相交:它们相切。Euler’s Eyes 绘图 在最优点,直线与面积最大的曲线相切。如果它们相交,就可以沿直线再走一点,进入面积更大的曲线。相切的曲线方向相同,所以在那里 $f$ 和 $g$ 的导数成比例。乘数 $\lambda$ 就是这个比例的因子。

Hero Image
拉格朗日的遗产

拉格朗日是数学科学中的一座高耸的金字塔。 — 拿破仑·波拿巴,据同时代人记载 拉格朗日没有留下像帕斯卡那样少年天才的轶事,也没有留下欧拉那样规模的著作。他留下了另一样东西:一种做数学的方式。别人画图的地方,他计算;别人为每个问题找一个技巧的地方,他寻找能解释所有技巧的规则。他做的几乎每件事都以他的名字留在教科书里:欧拉-拉格朗日方程、拉格朗日量、拉格朗日点、拉格朗日定理、拉格朗日余项、拉格朗日乘数。 谈牛顿 拉格朗日最敬佩的是牛顿,但也毫不掩饰地带着一丝羡慕。他的传记作者德朗布尔记下了他常说的话: 牛顿是有史以来最伟大的天才,也是最幸运的,因为世界体系只能被建立一次。 — 约瑟夫-路易·拉格朗日,据德朗布尔(1814) 米与十进制 1790 年起,在创立公制的委员会中,拉格朗日支持所有度量都采用十进制划分,反对主张因数更多的十二进制的人。据说,为了说明 12 的众多因数并不那么重要,他甚至半开玩笑地提议用 11 进制,因为 11 是素数。米、升和克都按 10 划分,其中也有他的一份功劳。 穿过给定点的多项式 在 1795 年巴黎高等师范学校的课上,拉格朗日给出了求穿过给定点的多项式的公式。对于三个点 $(x_0,y_0)$、$(x_1,y_1)$ 和 $(x_2,y_2)$,它是 $$\begin{aligned}P(x)={}&y_0\,\frac{(x-x_1)(x-x_2)}{(x_0-x_1)(x_0-x_2)}\\&+y_1\,\frac{(x-x_0)(x-x_2)}{(x_1-x_0)(x_1-x_2)}\\&+y_2\,\frac{(x-x_0)(x-x_1)}{(x_2-x_0)(x_2-x_1)}.\end{aligned}$$思路很简单:每个分式在自己的点上等于 $1$,在另外两个点上等于 $0$,所以 $P(x_0)=y_0$,$P(x_1)=y_1$,$P(x_2)=y_2$。英国人爱德华·华林在 1779 年已经发表过同一个公式,欧拉也知道它,但它保留了拉格朗日插值的名字。今天,它存在于计算器和计算机的数值方法中,甚至存在于一种把秘密分给多人保管的密码学方法中。 留下了什么 物理。 《分析力学》把力学变成了分析的一个分支。相对论、量子力学和标准模型至今仍以拉格朗日量 $L=T-V$ 的形式写成。 变分法。 拉格朗日与欧拉一起创立了选择最佳曲线的数学,从光学到火箭控制都在使用。 天文学。 拉格朗日点上停着空间望远镜,也聚集着成千上万颗特洛伊小行星。 数论。 四平方和定理为华林问题和二次型的研究开辟了道路,勒让德和高斯继续了这些研究。 代数。 关于根的置换的思考为鲁菲尼、阿贝尔和伽罗瓦的工作以及群论做了准备。 分析。 记号 $f'(x)$、“导数”一词、中值定理和拉格朗日余项出现在每一门微积分课程中。 拉格朗日在他出生的城市都灵的雕像。Twice25 · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0 许多地方的名字 拉格朗日安葬在巴黎先贤祠,他的名字是埃菲尔铁塔上镌刻的 72 个名字之一。都灵有一座以他命名的广场、一条街和他的一座雕像,意大利和法国至今还在争论他究竟是意大利数学家还是法国数学家。月球上有一座拉格朗日环形山,正是他 28 岁时解释了其天平动的那个月球;还有一颗名叫 1006 Lagrangea 的小行星。 意大利人还是法国人? 拉格朗日生于都灵,家族有法国血统;他最早的论文用拉丁文和意大利文写成,之后几乎全用法文。他在意大利生活了 30 年,在普鲁士 20 年,在法国 26 年。意大利人称他为朱塞佩·路易吉·拉格朗吉亚,法国人称他为约瑟夫-路易·拉格朗日。

Hero Image
螺旋泵、铁爪与镜子

普鲁塔克写道,阿基米德认为工程是一种次要的活动,他也没有留下任何关于自己机械的著作。尽管如此,正是这些机械让他在同时代人中出了名。古代文献描述了好几种,可信程度相差很大。 阿基米德螺旋泵 一个倾斜的圆筒,里面有一条螺旋,或者外面缠着一根螺旋形的管子,下端浸在水中。转动圆筒时,每一份水都被困在螺旋的一道褶里,一圈一圈地往上升,最后从上端流出来。公元前 1 世纪的历史学家西西里的狄奥多罗斯把这项发明归于阿基米德,说是他在埃及逗留期间发明的,那里人们用这种机械灌溉尼罗河两岸的田地,也用来排出矿井里的水。 最简单形式的阿基米德螺旋泵:一根螺旋缠绕在倾斜圆柱上的管子,1908 年的插图。Chambers’s Twentieth Century Dictionary · Wikimedia Commons · 公有领域 有些历史学家认为这种装置更古老,阿基米德只是改进或推广了它。无论如何,螺旋泵至今仍在使用:污水处理厂用它提升污泥,而巨大的螺旋反向转动时,就成了建在落差很小的河流上的小型水电站。 保卫叙拉古 在围城之后不到一个世纪写作的波利比乌斯是最可靠的来源。据他说,阿基米德准备了各种尺寸的投石机,可以在任何距离上打击罗马战船;在城墙上开了一掌宽的小射孔,弓箭手可以从中射击而不暴露自己;还造了吊车,从城墙上把巨石或铅块砸到船上。 最可怕的机械是铁爪:一根臂上装着铁钩,系在链子上,能钩住船头,借杠杆的配重把它吊起,再突然松开,使船翻覆或沉没。波利比乌斯说,马塞卢斯苦笑着开玩笑,说阿基米德把他的船当作勺子,从海里舀水。 燃烧镜 阿基米德用镜子聚集阳光烧毁罗马舰队的故事,在波利比乌斯、李维和普鲁塔克的书中都没有出现。它出现在晚得多的作者笔下,最详细的记载来自 12 世纪的拜占庭人约翰·策策斯。现代试验的结果并不确定。2005 年,麻省理工学院的学生用 127 面平面镜,在强烈的阳光和晴朗的天空下照射了几分钟,点燃了 30 米外一个静止的木质船体。电视节目《流言终结者》试了好几次,结论是对付移动中的船,这种方法行不通。大多数历史学家把这个故事当作传说。 天象仪 西塞罗说,在叙拉古的战利品中,马塞卢斯只给自己带回罗马一件东西:阿基米德制作的一个球仪,能显示太阳、月亮和行星的运动,甚至能显示日月食。在安提基特拉岛附近的一艘沉船中发现了一台公元前 2 世纪的希腊齿轮装置,能计算天体位置,此后这段描述就更可信了。没有证据表明这台装置与阿基米德有关,但它说明这类机械在希腊工程师的能力范围之内。 练习:螺旋泵的流量一台阿基米德螺旋泵每分钟转 30 圈,螺旋每转一圈带上 2 升水。它一小时能提升多少立方米水?要灌满一个 10 立方米的蓄水池需要转多少圈? 每分钟:$30 \times 2 = 60$ 升。每小时:$60 \times 60 = 3600$ 升,即 $3.6$ 立方米。10 立方米 = 10 000 升,需要 $\frac{10\,000}{2} = 5000$ 圈,约 2 小时 47 分钟。

Hero Image
威廉·罗恩·哈密顿的遗产

哈密顿原理已经成为现代物理学的基石,物理学家期望每一种物理现象都与之相符。 — 埃尔温·薛定谔(1943) 哈密顿相信四元数会是他的伟大作品,是未来物理学的语言。他在细节上错了,在本质上对了。物理学采用了吉布斯和亥维赛的向量,但哈密顿自己认为不那么重要的力学,却成了此后几乎一切的基础。 在物理学中 量子力学。 在薛定谔方程中,系统的能量是一个算符,即哈密顿量 $\hat H$。计算一个原子的能级,就是求它的哈密顿量的本征值。 统计力学与混沌。 哈密顿的相空间,其中每个状态是一个点,是统计热力学和混沌理论的舞台。刘维尔定理,即相空间中的体积守恒,是哈密顿方程的直接推论。 光学。 特征函数仍被用于光学系统的设计,而锥形折射在二十一世纪又借助激光重新得到研究。 在数学与计算中 代数。 哈密顿放弃交换律,打开了通往抽象代数的大门:矩阵、八元数、李代数、克利福德代数。认为可以按照一个问题的需要发明一种代数,这一思想在很大程度上出自他。 图形与导航。 四元数让电子游戏角色、电影摄像机、机器人手臂、太空望远镜以及你口袋里的手机转动起来。 图论。 哈密顿回路是计算复杂性理论的核心问题之一。 在都柏林 爱尔兰在 1943 年 11 月为纪念四元数发现一百周年发行的半便士邮票。爱尔兰邮政 · Wikimedia Commons · 公有领域 1943 年,在那座桥的百年纪念时,爱尔兰发行了两枚印有哈密顿头像的邮票,曾当过数学教师的政府首脑埃蒙·德瓦莱拉推动了纪念活动。当时住在都柏林、在德瓦莱拉创办的高等研究院工作的薛定谔,就哈密顿的工作做了演讲。1958 年,布鲁姆桥上安放了取代已消失刻字的纪念牌。自 1990 年起,每年 10 月 16 日,数学家们都会进行哈密顿散步,从邓辛克天文台走到那座桥,重走 1843 年的路线。获得诺贝尔奖的物理学家默里·盖尔曼和史蒂文·温伯格,以及数学家安德鲁·怀尔斯,都曾参加过。 J. 柯克伍德根据 C. 格雷的素描制作的威廉·罗恩·哈密顿爵士蚀刻像。Wellcome Collection · Wikimedia Commons · CC BY 4.0 怎样评价他 哈密顿是一个没有熄灭的神童:21 岁时他已有自己的原创理论,38 岁时在一次散步中做出了最伟大的发现。他也是一个个人生活艰难的人,饮酒过度,在凌乱中工作。但他留下的启示是一种自由:算术的规则并不神圣。当一个问题需要一种新的代数时,只要它是自洽的,就可以把它发明出来。二十世纪的数学正是凭着这种自由建立起了它的种种结构。 改变了含义的词 除了“向量”和“标量”,哈密顿还创造了 tensor(张量)一词,用来指四元数的大小,即把它“拉伸”的那个数。1898 年,德国物理学家沃尔德马·福格特把这个词借来描述晶体中的应力,带着这个新含义,它进入了爱因斯坦的广义相对论。哈密顿创造的三个词中,只有“张量”失去了原来的意思。