更新時間:2022-04-19 21:17:52作者:佚名
推薦一本比較冷門的書《無窮小》,本書將無窮小概念的斗爭與當(dāng)時歐洲的思想、宗教、政治斗爭融為一體,極為精彩。本文原發(fā)于專欄:馬同學(xué)高等數(shù)學(xué)。看得人不多,就在這里重新發(fā)一下。
牛頓大神在數(shù)學(xué)、物理演算中,經(jīng)常會用到“流數(shù)”(),也就是現(xiàn)在稱之為的無窮小。比如,下面是牛頓計算
導(dǎo)數(shù)的過程,其中的
和
都是“流數(shù)”:
喬治·貝克萊( ,1685-1753),也稱為貝克萊主教,對這種做法進行了激烈的批評,說“流數(shù)”在運算中突然消失(指上面“忽略
”這一步),就好像一個鬼魂:
這確實是蠻嚴(yán)重的、又切中要害的批評,在嚴(yán)肅的數(shù)學(xué)運算中,怎么能憑空讓某個量消失呢?所以在微積分發(fā)展歷史中,貝克萊主教的評論在很長的時間都是籠罩在上空的烏云,直到后來魏爾施特拉斯嚴(yán)格定義了什么是無窮小之后才消散。
關(guān)于貝克萊主教的疑問,我們已經(jīng)另文解釋過了,本文想討論的是另外一個問題,為什么喬治·貝克萊,圣公會的主教,著名的英裔愛爾蘭哲學(xué)家,在數(shù)學(xué)上的業(yè)務(wù)能力這么強?又為什么會對牛頓提出質(zhì)疑?阿米爾·亞歷山大在《無窮小》一書中回答了這個問題,簡單來說就是,歐洲中世紀(jì),宗教爭斗無處不在,數(shù)學(xué)也是重要的必爭之地。就是下面這本:
下面,我們來進行更詳細的解釋(文中涉及到很多歷史,紕漏之處,望大家指正)。
1 改變世界面貌的一次宗教裁定
1632年,5位身穿黑袍的教士,聚集在位于臺伯河左岸的羅馬宮殿里數(shù)學(xué)書,他們代表天主教會正在對意大利著名的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家伽利略·伽利萊( ,1564-1642)的某項研究進行裁決。這個研究是,討論線段可不可以看作由無窮多個、長度為無窮小的點構(gòu)成(具體的討論請參看這里):
最后他們作出決定,不贊成該項研究,禁止在教會內(nèi)傳播(下圖是油畫《伽利略在宗教裁判所》):
這次裁決并非是孤立的事件,更多關(guān)于無窮小的裁決紛至沓來。最終,在整個天主教世界,尤其是大本營意大利,各種關(guān)于無窮小的學(xué)說,都被禁止研究、討論,更不能向他們的年輕人傳授(當(dāng)時,天主教舉辦了很多學(xué)校,這些學(xué)校往往都是名校,所以在教育界的影響力也是很大的)。
作為希臘遺產(chǎn)繼承者之一,意大利一直保持著杰出的數(shù)學(xué)傳統(tǒng),最終在黑暗中孕育出了文藝復(fù)興運動,成為了人類文明的轉(zhuǎn)折點,并且在這之后的一段時間,它的藝術(shù)和科學(xué)激勵了整個歐洲(下圖是油畫《雅典學(xué)院》,象征著文藝復(fù)興全盛期的精神):
但是,天主教會對無窮小的否定,事實上完全停止了高等數(shù)學(xué)在意大利的發(fā)展。而更寬松的英國、法國繼續(xù)在討論、研究無窮小,其中重要的結(jié)果是,牛頓發(fā)明了微積分,并與萬有引力一起在數(shù)學(xué)上描述了整個“世界體系”。可以說沒有微積分,就沒有現(xiàn)代社會。
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