數(shù)學(xué)家的故事:微積分發(fā)明者萊布尼茨
來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)資源 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2018-08-18 22:30:31
說(shuō)起微積分,很多人都覺(jué)得頭疼。可是微積分的發(fā)現(xiàn),對(duì)于數(shù)學(xué)界來(lái)說(shuō)有著非凡的意義。在十七世紀(jì)的歐洲,有著這樣兩位數(shù)學(xué)巨匠,一位是我們?cè)谛r(shí)候就聽(tīng)聞過(guò)他的故事——被一顆蘋果砸中,發(fā)現(xiàn)論證萬(wàn)有引力的牛頓。還有一位則是相比起來(lái),沒(méi)有眾人皆知,但是卻對(duì)數(shù)學(xué)界做出巨大貢獻(xiàn)的萊布尼茨。
1646年7月1日,戈特弗里德·威廉·萊布尼茨出生于神圣羅馬帝國(guó)的萊比錫,祖父三代人均曾在薩克森政府供職,萊布尼茨的父親是萊比錫大學(xué)的倫理學(xué)教授,在萊布尼茨6歲時(shí)去世,留下了一個(gè)私人的圖書館。12歲時(shí)自學(xué)拉丁文,并著手學(xué)習(xí)希臘文。14歲時(shí)進(jìn)入萊比錫大學(xué)念書,20歲時(shí)完成學(xué)業(yè),專攻法律和一般大學(xué)課程。1666年他出版第一部有關(guān)于哲學(xué)方面的書籍,書名為《論組合術(shù)》。
關(guān)于微積分
萊布尼茨和牛頓誰(shuí)先發(fā)明了微積分是數(shù)學(xué)界一直爭(zhēng)論的問(wèn)題。布尼茨于1684年發(fā)表第一篇微分論文,定義了微分概念,采用了微分符號(hào)dx,dy。1686年他又發(fā)表了積分論文,討論了微分與積分,使用了積分符號(hào)∫。依據(jù)萊布尼茨的筆記本,1675年11月11日他便已完成一套完整的微分學(xué)。
然而1695年英國(guó)學(xué)者宣稱:微積分的發(fā)明權(quán)屬于牛頓;1699年又說(shuō):牛頓是微積分的“第一發(fā)明人”。1712年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)成立了一個(gè)委員會(huì)調(diào)查此案,1713年初發(fā)布公告:“確認(rèn)牛頓是微積分的第一發(fā)明人。”萊布尼茨直至去世后的幾年都受到了冷遇。由于對(duì)牛頓的盲目崇拜,英國(guó)學(xué)者長(zhǎng)期固守于牛頓的流數(shù)術(shù),只用牛頓的流數(shù)符號(hào),不屑采用萊布尼茨更優(yōu)越的符號(hào),以致英國(guó)的數(shù)學(xué)脫離了數(shù)學(xué)發(fā)展的時(shí)代潮流。
不過(guò)萊布尼茨對(duì)牛頓的評(píng)價(jià)非常的高,在1701年柏林宮廷的一次宴會(huì)上,普魯士國(guó)王腓特烈詢問(wèn)萊布尼茨對(duì)牛頓的看法,萊布尼茨說(shuō)道:“在從世界開(kāi)始到牛頓生活的時(shí)代的全部數(shù)學(xué)中,牛頓的工作超過(guò)了一半”
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的第一版和第二版也寫道:“十年前在我和最杰出的幾何學(xué)家萊布尼茨的通信中,我表明我已經(jīng)知道確定極大值和極小值的方法、作切線的方法以及類似的方法,但我在交換的信件中隱瞞了這方法,……這位最卓越的科學(xué)家在回信中寫道,他也發(fā)現(xiàn)了一種同樣的方法。他并訴述了他的方法,它與我的方法幾乎沒(méi)有什么不同,除了他的措詞和符號(hào)而外”(但在第三版及以后再版時(shí),這段話被刪掉了)。因此,后來(lái)人們公認(rèn)牛頓和萊布尼茨是各自獨(dú)立地創(chuàng)建微積分的。
萊布尼茨的生平
萊布尼茲出生于德國(guó)東部萊比錫的一個(gè)書香之家,父親是萊比錫大學(xué)的道德哲學(xué)教授,母親出生在一個(gè)教授家庭。萊布尼茲的父親在他年僅6歲時(shí)便去世了,給他留下了豐富的藏書。萊布尼茲因此得以廣泛接觸古希臘羅馬文化,閱讀了許多著名學(xué)者的著作,由此而獲得了堅(jiān)實(shí)的文化功底和明確的學(xué)術(shù)目標(biāo)。15歲時(shí),他進(jìn)了萊比錫大學(xué)學(xué)習(xí)法律,一進(jìn)校便跟上了大學(xué)二年級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的人文學(xué)科的課程,還廣泛閱讀了培根、開(kāi)普勒、伽利略、等人的著作,并對(duì)他們的著述進(jìn)行深入的思考和評(píng)價(jià)。在聽(tīng)了教授講授歐幾里德的《幾何原本》的課程后,萊布尼茲對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。17歲時(shí)他在耶拿大學(xué)學(xué)習(xí)了短時(shí)期的數(shù)學(xué),并獲得了哲學(xué)碩士學(xué)位。
萊布尼茲在數(shù)學(xué)方面的成就是巨大的,他的研究及成果滲透到高等數(shù)學(xué)的許多領(lǐng)域。他的一系列重要數(shù)學(xué)理論的提出,為后來(lái)的數(shù)學(xué)理論奠定了基礎(chǔ)。
萊布尼茲曾討論過(guò)負(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)的性質(zhì),得出復(fù)數(shù)的對(duì)數(shù)并不存在,共扼復(fù)數(shù)的和是實(shí)數(shù)的結(jié)論。在后來(lái)的研究中,萊布尼茲證明了自己結(jié)論是正確的。他還對(duì)線性方程組進(jìn)行研究,對(duì)消元法從理論上進(jìn)行了探討,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理論。此外,萊布尼茲還創(chuàng)立了符號(hào)邏輯學(xué)的基本概念,發(fā)明了能夠進(jìn)行加、減、乘、除及開(kāi)方運(yùn)算的計(jì)算機(jī)和二進(jìn)制,為計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
萊布尼茲對(duì)中國(guó)、的科學(xué)、文化和哲學(xué)思想十分關(guān)注,是最早研究中國(guó)文化和中國(guó)哲學(xué)的德國(guó)人。他向耶酥會(huì)來(lái)華傳教士格里馬爾迪了解到了許多有關(guān)中國(guó)的情況,包括養(yǎng)蠶紡織、造紙印染、冶金礦產(chǎn)、天文地理、數(shù)學(xué)文字等等,并將這些資料編輯成冊(cè)出版。他認(rèn)為中西相互之間應(yīng)建立一種交流認(rèn)識(shí)的新型關(guān)系。在《中國(guó)近況》一書的緒論中,萊布尼茲寫道:“全人類最偉大的文化和最發(fā)達(dá)的文明仿佛今天匯集在我們大陸的兩端,即匯集在歐洲和位于地球另一端的東方的歐洲——中國(guó)。”“中國(guó)這一文明古國(guó)與歐洲相比,面積相當(dāng),但人口數(shù)量則已超過(guò)。”“在日常生活以及經(jīng)驗(yàn)地應(yīng)付自然的技能方面,我們是不分伯仲的。我們雙方各自都具備通過(guò)相互交流使對(duì)方受益的技能。在思考的縝密和理性的思辯方面,顯然我們要略勝一籌”,但“在時(shí)間哲學(xué),即在生活與人類實(shí)際方面的倫理以及治國(guó)學(xué)說(shuō)方面,我們實(shí)在是相形見(jiàn)拙了。”在這里,萊布尼茲不僅顯示出了不帶“歐洲中心論”色彩的虛心好學(xué)精神,而且為中西文化雙向交流描繪了宏偉的藍(lán)圖,極力推動(dòng)這種交流向縱深發(fā)展,是東西方人民相互學(xué)習(xí),取長(zhǎng)補(bǔ)短,共同繁榮進(jìn)步。
萊布尼茲為促進(jìn)中西文化交流做出了畢生的努力,產(chǎn)生了廣泛而深遠(yuǎn)的影響。他的虛心好學(xué)、對(duì)中國(guó)文化平等相待,不含“歐洲中心論”偏見(jiàn)的精神尤為難能可貴,值得后世永遠(yuǎn)敬仰、效仿。
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