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數學家的故事:微積分發明者萊布尼茨

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2018-08-18 22:30:31

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  說起微積分,很多人都覺得頭疼。可是微積分的發現,對于數學界來說有著非凡的意義。在十七世紀的歐洲,有著這樣兩位數學巨匠,一位是我們在小時候就聽聞過他的故事——被一顆蘋果砸中,發現論證萬有引力的牛頓。還有一位則是相比起來,沒有眾人皆知,但是卻對數學界做出巨大貢獻的萊布尼茨。

  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的倫理學教授,在萊布尼茨6歲時去世,留下了一個私人的圖書館。12歲時自學拉丁文,并著手學習希臘文。14歲時進入萊比錫大學念書,20歲時完成學業,專攻法律和一般大學課程。1666年他出版第一部有關于哲學方面的書籍,書名為《論組合術》。

  關于微積分

  萊布尼茨和牛頓誰先發明了微積分是數學界一直爭論的問題。布尼茨于1684年發表第一篇微分論文,定義了微分概念,采用了微分符號dx,dy。1686年他又發表了積分論文,討論了微分與積分,使用了積分符號∫。依據萊布尼茨的筆記本,1675年11月11日他便已完成一套完整的微分學。

  然而1695年英國學者宣稱:微積分的發明權屬于牛頓;1699年又說:牛頓是微積分的“第一發明人”。1712年英國皇家學會成立了一個委員會調查此案,1713年初發布公告:“確認牛頓是微積分的第一發明人。”萊布尼茨直至去世后的幾年都受到了冷遇。由于對牛頓的盲目崇拜,英國學者長期固守于牛頓的流數術,只用牛頓的流數符號,不屑采用萊布尼茨更優越的符號,以致英國的數學脫離了數學發展的時代潮流。

  不過萊布尼茨對牛頓的評價非常的高,在1701年柏林宮廷的一次宴會上,普魯士國王腓特烈詢問萊布尼茨對牛頓的看法,萊布尼茨說道:“在從世界開始到牛頓生活的時代的全部數學中,牛頓的工作超過了一半”

  牛頓在1687年出版的《自然哲學的數學原理》的第一版和第二版也寫道:“十年前在我和最杰出的幾何學家萊布尼茨的通信中,我表明我已經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,……這位最卓越的科學家在回信中寫道,他也發現了一種同樣的方法。他并訴述了他的方法,它與我的方法幾乎沒有什么不同,除了他的措詞和符號而外”(但在第三版及以后再版時,這段話被刪掉了)。因此,后來人們公認牛頓和萊布尼茨是各自獨立地創建微積分的。

  萊布尼茨的生平

  萊布尼茲出生于德國東部萊比錫的一個書香之家,父親是萊比錫大學的道德哲學教授,母親出生在一個教授家庭。萊布尼茲的父親在他年僅6歲時便去世了,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,閱讀了許多著名學者的著作,由此而獲得了堅實的文化功底和明確的學術目標。15歲時,他進了萊比錫大學學習法律,一進校便跟上了大學二年級標準的人文學科的課程,還廣泛閱讀了培根、開普勒、伽利略、等人的著作,并對他們的著述進行深入的思考和評價。在聽了教授講授歐幾里德的《幾何原本》的課程后,萊布尼茲對數學產生了濃厚的興趣。17歲時他在耶拿大學學習了短時期的數學,并獲得了哲學碩士學位。

  萊布尼茲在數學方面的成就是巨大的,他的研究及成果滲透到高等數學的許多領域。他的一系列重要數學理論的提出,為后來的數學理論奠定了基礎。

  萊布尼茲曾討論過負數和復數的性質,得出復數的對數并不存在,共扼復數的和是實數的結論。在后來的研究中,萊布尼茲證明了自己結論是正確的。他還對線性方程組進行研究,對消元法從理論上進行了探討,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理論。此外,萊布尼茲還創立了符號邏輯學的基本概念,發明了能夠進行加、減、乘、除及開方運算的計算機和二進制,為計算機的現代發展奠定了堅實的基礎。

  萊布尼茲對中國、的科學、文化和哲學思想十分關注,是最早研究中國文化和中國哲學的德國人。他向耶酥會來華傳教士格里馬爾迪了解到了許多有關中國的情況,包括養蠶紡織、造紙印染、冶金礦產、天文地理、數學文字等等,并將這些資料編輯成冊出版。他認為中西相互之間應建立一種交流認識的新型關系。在《中國近況》一書的緒論中,萊布尼茲寫道:“全人類最偉大的文化和最發達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。”“中國這一文明古國與歐洲相比,面積相當,但人口數量則已超過。”“在日常生活以及經驗地應付自然的技能方面,我們是不分伯仲的。我們雙方各自都具備通過相互交流使對方受益的技能。在思考的縝密和理性的思辯方面,顯然我們要略勝一籌”,但“在時間哲學,即在生活與人類實際方面的倫理以及治國學說方面,我們實在是相形見拙了。”在這里,萊布尼茲不僅顯示出了不帶“歐洲中心論”色彩的虛心好學精神,而且為中西文化雙向交流描繪了宏偉的藍圖,極力推動這種交流向縱深發展,是東西方人民相互學習,取長補短,共同繁榮進步。

  萊布尼茲為促進中西文化交流做出了畢生的努力,產生了廣泛而深遠的影響。他的虛心好學、對中國文化平等相待,不含“歐洲中心論”偏見的精神尤為難能可貴,值得后世永遠敬仰、效仿。

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