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數學家的故事:微積分發(fā)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(fā)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(fā)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(yè),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(fā)明了微積分是數學界一直爭論的問題。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∫。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(fā)明權屬于牛頓;1699年又說:牛頓是微積分的“第一發(fā)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(fā)布公告:“確認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(yōu)越的符號,以致英國的數學脫離了數學發(fā)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(fā)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(chuàng)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(chuàng)立了符號邏輯學的基本概念,發(fā)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(fā)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(yǎng)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(fā)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(fā)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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