他的地位低下,卻是「極限」思想的最早提出者,一生獻給了數學

2020-12-04 數學真美

綜觀人類的整個數學發展史,「極限」始終做為一條重要的線索,貫穿於其中,起到了至關重要的作用。

中國古代很多的數學成果,一直都是遙遙領先於世界的,直至「極限」思想的提出之後,才開始慢慢地落後於世界。

其主要的原因是,我國古代封建社會的統治階層一直重文輕理,數學家的地位非常低下,在浩瀚的史料當中,與王侯將相和文人墨客的鴻篇巨製相比,數學家們的生平資料幾乎無從考證。

儘管如此,歷史的塵埃也無法掩蓋我國古代這樣一位偉大數學家的光芒,他的名字叫劉徽。

劉徽是我國魏晉時期的偉大數學家,是中國「古典數學理論」的奠基人,他的數學著作,是中華民族的寶貴遺產,為人類文明的發展作出了不可磨滅的貢獻。

劉徽是我國首位以「邏輯推理」的方式來論證數學命題的數學家,他的社會地位雖然低下,卻將一生都獻給了數學,所做出的數學成果,遙遙領先於世界。特別是在隋唐時期,他所作注的《九章算術》被譯成多種文字,在朝鮮、日本、西歐等國家廣為流傳,促進了世界數學的發展。

「極限」思想是人類文明中閃爍著璀璨光芒的珍珠,而劉徽是人類歷史上第一個明確提出「極限」思想的數學家。

劉徽將「極限」思想應用於「割圓術」,為計算「圓周率」提供了「嚴密的理論」和「完善的算法」。

1667年,英國數學家牛頓與萊布尼茨完成了「微積分」的創立,但他們最初還沒有意識到「極限」思想的重要性,所以他們最先是在「無窮小」概念的基礎上建立起「微積分」的。

但是,建立在「無窮小」概念基礎上的「微積分」很快被發現了嚴重的邏輯問題(即「無窮小悖論」),因而引發了「第二次數學危機」,整個「微積分」理論差點被推翻。

為了解決危機,無數的數學家建議使用「極限」思想做為「微積分」的基礎。最終由法國數學家柯西總結前人的成果,提出了「柯西極限存在準則(又叫柯西收斂理論)」,在「分析的嚴格化」思想的指導下,完成了「極限」理論的創立,使「微積分」建立在了嚴謹的「極限理論」基礎之上,徹底解決了「第二次數學危機」。

無論是偉大的「微積分」的創立,還是「第二次數學危機」的解決,凝聚的是來自世界各國歷代數學家無數的心血,而其根源則可以追溯到我國數學家劉徽所創的 「割圓術」,他在人類歷史上首次將「極限」和「無窮小分割」引入「數學證明」,在人類文明的發展史上寫下了光輝奪目的篇章。

劉徽除了在「極限」思想的應用上作出了重大貢獻之外,在其它的數學研究上也取得了極其重要的成果:

他提出的「求徽數」思想,與現代求「無理根近似值」的方法完全一致,為「圓周率」的精確計算提供了理論基礎,促進了「十進小數」的產生。

他創造了比直除法更簡便的「線性方程組解法」和解「不定方程問題」,與現代解法基本一致。

他還建立了等差級數「前n項求和公式」,他的推理非常嚴謹,雖然沒有寫出自成體系的著作,但他所運用的數學知識,實際上已經形成了一個獨具特色的理論體系。

我國古代的數學所取得的成就是無比輝煌與偉大的,比西方數學毫不遜色,只不過有太多的數學家和數學成果一直沒有受到古代封建統治階層的重視,致使大部分的研究成果遺失,實在令人心痛。特別是到了明朝之後,我國的數學研究完全陷入停滯,為我們的民族在近代遭受百年之辱埋下了禍根。

在我國漫長的歷史當中,到底有多少像劉徽這樣偉大的數學家連名字都沒有流傳下來?到底有多少像《九章算術》一樣偉大的數學巨著被遺失?這成了一個永遠的迷。

小夥伴們,你們對此有什麼看法呢?歡迎留言討論。

相關焦點

  • 他是世界「四大殿堂級數學家」之一,一生獻給了數學,終身未娶
    在數學、物理學等領域作出了偉大的貢獻,使人類真正地走出了黑暗,走向了輝煌的現代文明。牛頓將一生都獻給了科學,終身未娶。少年時的牛頓並不是傳說中的學霸,熱衷於鼓搗一些奇奇怪怪的小玩意,看起來有點不務正業,學習成績也是不溫不火,以致於讓父母覺得他不是塊讀書的料,早早地輟學了。
  • 數學史上最重要的4大數學思想
    數學思想是數學家的靈魂。試想:離開公理化思想,何談歐幾裡得、希爾伯特?沒有數形結合思想,笛卡兒焉在?沒有數學結構思想,怎論布爾巴基學派?數學家的數學思想當然首先是體現在他們的創新性數學研究之中,包括他們提出的新概念、新理論、新方法。
  • 我國古代數學,距離微積分有多遠?是否摸到微積分的門檻?
    先秦時期極限思想的萌芽說到微積分思想的萌芽,首先要提到就是極限的思想的萌芽,因為整個微積分都是建立在極限的思想基礎上。我國在極限的思想上萌芽最早可追溯到公元前7世紀,老子和莊子哲學思想和著作中包含了無限可分性和極限思想的理論。
  • 萊維飛行的提出者——保羅·皮埃爾·萊維
    萊維飛行的提出者就是法國數學家保羅·皮埃爾·萊維(Paul Pierre Lévy,1886—1971)。除此之外,以他名字命名的還有萊維過程、萊維分布、萊維常數、萊維C曲線等。萊維稱得上20世紀最偉大的數學家之一,與安德雷·柯爾莫哥洛夫(Andrey Kolmogorov,1903—1987)一起,被視為現代隨機過程理論的先驅 [3]。
  • 另一個費曼,她把一生的熱情獻給了太陽!
    科學界更是一個男性佔據絕對主導地位的領域。用喬安的話說,「居裡夫人似乎是一個神話人物,而不是一個可以努力效仿的真實的人」。天生好奇的理察喜歡質疑一切,在父母的鼓勵下,他的生活似乎是進行一系列實驗的機會。喬安剛剛會說話時,理察就開始對她進行數學訓練。喬安回憶過,她最早的一段記憶來自兩歲的時候,理察做著鬼臉逗她開心來獎勵她,因為她答對了哥哥出的簡單的數字問題。 理察對科學的熱愛感染著喬安。或許也可以說,理察演示和解釋事物的能力似乎也是在喬安那裡最早發展出來的。
  • 數學思想的重大變革,常量數學到變量數學
    在現實世中「動」和「變」到是永恆的、絕對的、普遍的,而常量數學只能有效地描述相對穩定的現象,不能描述運動和變化的現象,於是變量數學應運而生。從常量數學到變量數學是數學思想的一次根本變革,其其標誌是解析幾何的誕生和微積分的建立。
  • 中國傳統數學的奠基人劉徽 關於他的經歷你都知道嗎?
    劉徽是魏晉時期一位非常有名的數學家,他一生整理了很多的數學作品,自己也有一大部分的數學研究,提出了很多的見解,尤其是對於的計算圓周率的方法,更是他一生最大的創造,他的成就在當時有非常大的震動。這本書非常的全面,在我國數學上有非常高的地位,然而他的編寫者就是當時的劉徽,九章算術一直被認為是古代數學的巔峰之作,後代很多的數學家都是以它為基礎來展開自己的思想,它奠定了中國古代數學的基本理論,後代對他的評價之中說,在數學方面的貢獻,能跟劉徽相比的,絕對不過一手之數。
  • 中國數學界歷史地位前十的數學家,每一位都是一座豐碑!
    谷超豪主要從事偏微分方程、微分幾何、數學物理等方面的研究和教學工作,在一般空間微分幾何學、齊性黎曼空間、無限維變換擬群、雙曲型和混合型偏微分方程、規範場理論、調和映照和孤立子理論等方面取得了系統、重要的研究成果,特別是首次提出了高維、高階混合型方程的系統理論,在超音速繞流的數學問題、規範場的數學結構、波映照和高維時空的孤立子的研究中取得了重要的突破。
  • 極限之美:直線是以無窮遠處為圓心,無窮長為半徑的圓的一段弧
    「極限思想」的提出,拯救了差點被推翻的「微積分」,徹底地解決了第二次數學危機。從那以後,近代數學開始了迅猛的發展,在數學的推動下,人類科技創造了一個又一個輝煌。其實早在三世紀中期,我國的數學家劉徽就發明了「割圓術」,這就是我國最早的「極限思想」,遙遙領先於世界。可惜我國古代重文輕理,數學一直被稱為「九九賤技」,研究數學被認為「玩物喪志」,數學家的地位普遍不高,導致數學的發展一直處於被抑制的狀態。
  • 微積分是數學的基礎,極限是微積分的核心,如何掌握「極限」?
    無論是非數學專業理工科的高等數學,還是數學專業的數學分析,微積分都是其最基礎、最重要的內容。在微積分的基礎上,繼續發展出:常微分方程論、偏微分方程論、微分幾何、實變函數論、複變函數論、解析數論等分支學科。微積分的地位,由此可見一斑,想躲是躲不過去的。
  • 高次方程、極限等,你所以為的西方數學,中國古代早已領先世界
    《九章算術》不僅在中國數學史上有重要地位,對世界數學的發展也有很大影響,後來傳入朝鮮和日本,並且都曾用它作教科書。歐洲中世紀的某些算法,例如,分數和比例就可能是經印度、阿拉伯傳人的。在阿拉伯和歐洲的早期數學著作中,「盈不足」(類似於現代的行列式解法)被稱為「中國算法」。三、魏晉南北朝算學劉徽、祖衝之是魏晉南北朝時期的數學兩大家。
  • 一位印度天才,一生提出3千多公式從不證明,成為黑洞數學開創者
    數學天才拉馬努金,被稱為印度歷史上最著名的數學家,他一生當中僅憑藉自己的直覺,「創造」了無數的數學公式,至今他是如何發現那些數學公式的,仍然是個謎。他自認為是他的女神娜瑪吉利教給他的,與傳統數學需要嚴謹邏輯證明不同,他的數學天馬行空,但是最後都被證明是正確的,因此很多人懷疑他是穿越者,是變種人。
  • 具有現代思想的古代哲學家,比哥白尼更早提出日心說
    阿利斯塔克斯最出名的有兩件事:他相信地球圍繞太陽公轉,他的工作試圖確定太陽和月球之間的相對大小和距離。他是最早將太陽視為「中心火」的人之一,他也是較早提出恆星是其他「太陽」這一觀點的人。雖然阿里斯塔克斯寫了許多卷的評論和分析,但他唯一倖存的作品是關於太陽和月亮的尺寸和距離,沒有他關於日心說的書籍流傳下來。
  • 高考數學中數學思想的應用例析
    函數與方程的思想是中學數學中最重要的數學思想之一,許多問題一旦轉化為函數或方程來研究,思考的方向就會非常明確,從而有效解決。函數思想是指運用運動變化的觀點,分析和研究數學中的數量關係,通過建立函數關係運用函數的圖像和性質去分析問題、轉化問題和解決問題;方程思想,是從問題的數量關係入手,運用數學語言將問題轉化為方程或不等式模型去解決問題。同學們在解題時可利用轉化思想進行函數與方程間的相互轉化。
  • 很多人以為自己是數學天才,直到遇見了極限
    反比例函數是大家接觸最早和最熟悉的函數之一,它的函數解析式是y=k/x(k為常數,k≠0)。簡而言之,某一變量x處於無限變大或無限變小這一變化過程,那麼另一個變量y的值永遠都不會等於m,但只要變量x一直處於無限變大或無限變小中,那麼y的值可以取等於m,這就是極限的思想。
  • 埃舍爾的極限畫
    畫題就點明了極限。   ■梁進   畫家中最數學的當數埃舍爾。   摩裡茨·科奈裡斯·埃舍爾(1898-1972),荷蘭圖形藝術家。他以其源自數學靈感的木刻、版畫等作品而聞名。他的作品隱含數學意念和哲學思考卻無法歸屬於任何一家流派。他所創立的風格有點空前絕後的狀態,不僅前無古人,幾乎也後無來者,卻被眾多科學家推崇。
  • 熵概念的提出者:克勞修斯
    這個錯誤觀點的提出者就是德國科學家克勞修斯,但是由他提出的「熵」的概念和熱力學第二定律卻是正確的。年輕的大學教授魯道大▪克勞修斯(Rudolf Julius Emanuel Clausisu)是德國物理學家、熱力學奠基人之一。1822年1月2日,克勞修斯出生於現在的波蘭科沙林。父親是個有作為的小學校長。克勞修斯就是在他父親創辦的學校裡接受了人生的啟蒙教育。
  • 這位數學家創立「集合論」,為近代數學奠定了基礎,他自己卻瘋了
    「無窮」的思想瑰麗無比,令數學家們痴迷與嚮往,卻又無力深刻地理解和把握它,這一直是人類在思想上所面臨的尖銳挑戰。早在兩千多年以前,古希臘的數學家阿基米德開始計算「無窮大」的數目,他所用的方法,居然與 19世紀的「微積分」與「集合論」極為相似,這是人類有史以來明文記載的偉大的「無窮」思想。
  • 十九世紀的數學
    而實際上,此時的數學正處於興旺發達的前夜:18世紀的數學家忙於獲取微積分的成果與應用,較少顧及其概念與方法的嚴密性,到十八世紀末,為微積分奠基的工作已緊迫地擺在數學家面前;另一方面,處於數學中心課題之外的數學分支已積累了一批重要問題,如複數的意義、歐式幾何中平行公設的地位,高次代數方程根式解的可能性等,它們大都是從數學內部提出的課題;再者,自十八世紀後期開始,自然科學出現眾多新的研究領域
  • 十九世紀數學
    而實際上,此時的數學正處於興旺發達的前夜:18世紀的數學家忙於獲取微積分的成果與應用,較少顧及其概念與方法的嚴密性,到十八世紀末,為微積分奠基的工作已緊迫地擺在數學家面前;另一方面,處於數學中心課題之外的數學分支已積累了一批重要問題,如複數的意義、歐式幾何中平行公設的地位,高次代數方程根式解的可能性等,它們大都是從數學內部提出的課題;再者,自十八世紀後期開始,自然科學出現眾多新的研究領域