宋朝數學家提前300年觸摸到微積分門檻,為何沒能發明微積分?

2020-12-05 北岸的木子

北岸木子話文史,縱橫古今,縱覽世界。

首先非常感謝能為您解答這個問題:

學過中國歷史的人都知道,宋代數學家對中國數學領域的研究不可忽視。南宋秦九韶的「大衍求一數」,南宋楊輝的「楊輝三角」,北宋賈憲的「增乘開方法」都是中國數學史上難以磨滅的貢獻。

北宋的沈括更是被譽為「中國整部科學史中最卓越的人物」,也觸摸到了微積分的理論核心——極限思想。為什麼在數學這麼繁榮的宋代,明明已經跨出了這一步,卻還是被西方人奪走了創立微積分學的名頭呢?

有的人說,宋代繁盛的數學史下,已經比西方人更早300年摸到了微積分的門檻。我們先來看看宋代這些數學家的成就。中國科學史上的裡程碑沈括主要在「隙積術」和「會圓術」。隙積術類似於通俗來講的等差數列求和,用來解決多個項數求和的問題。

秦九韶的「數書九章」,推導出來的秦九韶公式,是一種算法上的突破。我們可以感受到被捧上神壇的宋代數學其實在現代應更趨近於工程數學。工程數學側重於現實生活中的應用,解決生活中的問題,也就是算數的方面。相比於側重於實踐的工程數學,微積分囊括了微分學,積分學兩大門類。

微分學又細分到極限理論,導數,微分的支流,積分學細分到定積分和不定積分兩部分。可見,微積分是一種理論數學,包含著龐大的數學體系,是多種問題的妙方,而不單單針對某一個問題。對於數學研究方面來說,理論數學是僅用一兩個定理來解決工程問題的宋代工程數學所不能比擬的。

當然,沒有創立微積分也不能怪到宋代數學家頭上。中國封建王朝向來是重農輕商,發展農業為主,學術研究上側重於社會科學的研究,自然科學的研究遠遠不及寒窗苦讀數十載的經史治世之道。

就連宋代數學,大多也都是為了農業,手工業服務的。偏注於工程的能工巧匠將地位同樣低於滿腹經綸的讀書人。當時社會上一些數學愛好者,埋頭苦幹,單打獨鬥的佔大多數,英國則是早早地設立了研究院,團隊合作思想碰撞的重要性不言而喻。一門學科的創立往往不是一個人的功績,是很多人總結完成的。

相比於中國,西方國家更注重於理論研究,研究過程中也會意識到思維發散的重要性。國家機構也更鼓勵自然科學的研究,不怪乎微積分學的主要貢獻者牛頓,萊布尼茨,柯西都來自於西方了。

提到微積分,不得不談及魏晉時期的兩位數學家——劉徽。他的數學成果「割圓術」就已初步具備微積分的思想了。所謂割圓術就是不斷倍增內接正多邊形的邊數求出圓周率的方法。這和拉格朗日的夾逼準則有異曲同工之妙,都是用極限的思想確定某些數值。

然而事實上,劉徽只是把極限思想用到了求圓周率這一方面,並沒有把這個思想深入研究,形成一個完備的理論體系,讓這一理論用在更多的場合。如果當時,劉徽能夠抓住這一思想,進行更多拓展性的研究,或許微積分創立的榮譽就要易主了。

相關焦點

  • 我國古代數學,距離微積分有多遠?是否摸到微積分的門檻?
    導語:之前發表了一些關於微積分方面的文章,很多網友都在對阿基米德、牛頓、歐拉、高斯等數學大神佩服的五體投地,感慨歐洲的那些數學家們簡直是神一樣的存在,與此同時有一些網友問到:我國古代數學在微積分方面有哪些貢獻?他們是否摸到了微積分的門檻?下面我們主要談一下我國古代微積分思想的萌芽和發展以及微積分在中國的傳播,帶你了解這段塵封的數學史!
  • 古巴比倫人比牛津學者提前1400年發明微積分?
    古巴比倫人比牛津學者提前1400年發明微積分?但是,如果說古巴比倫人用「微積分」來計算木星的運行軌跡,恐怕就會讓人大吃一驚。因為這意味著,人類最早認識並利用微積分的時間,比之前公認的至少要早1400年。古巴比倫人的守護神馬杜克(Marduk)。
  • 《微積分》是誰發明的?
    昨天小優看到一條消息,內容是我們大學裡學習的《微積分》,就是中學時的「老夥計」牛頓發明的。
  • 人類為何要發明微積分?是為了解決什麼問題?
    微積分作為初等數學和高等數學的分水嶺,在現代科學中有著極其重要的作用,微積分的發明也絕對堪稱人類智慧的結晶。在17世紀以前,很多數學家已經開始萌發了微積分的思想;比如中國古代數學家祖衝之利用割圓術求圓周率,阿基米德的微元法求體積、希臘數學家的極限思想等等。
  • 微積分到底是牛頓發明還是萊布尼茨發明
    微積分的發明,絕對是人類歷史上最重要的發明之一。著名數學家、計算機學家馮諾依曼就曾評價:「…微積分是現代數學的第一個成就,而且怎樣評價它的重要性都不為過…微積分比其他任何事物都更清楚地表明了現代數學的發端」。
  • 微積分發展史,充滿爭端的過程,到底是誰最先發明了微積分?
    萊布尼茨很早就認識到微分與積分為互逆運算,並給出了微積分的基本定理,也就是現在所說的「牛頓-萊布尼茨公式」,雖然這一公式在他提出的20年之後,才給出證明,但這絕不影響萊布尼茨對微積分的天才洞察力。萊布尼茨的微積分發展較晚,他的最初的手稿完成於1675年10月25日,其中系統地建立了微積分的符號與運算規則,直到現在仍在沿用。
  • 微積分發展史,充滿爭端的過程,到底是誰最先發明了微積分?
    萊布尼茨很早就認識到微分與積分為互逆運算,並給出了微積分的基本定理,也就是現在所說的「牛頓-萊布尼茨公式」,雖然這一公式在他提出的20年之後,才給出證明,但這絕不影響萊布尼茨對微積分的天才洞察力。萊布尼茨清醒地認識到,一個好的符號和運算體系更能節省思維,運用符號和規則的技巧是數學成功的關鍵之一。正因為如此,萊布尼茨的微積分比牛頓的更具有啟示性,在推動數學發展方面,萊布尼茨功不可沒。
  • 微積分發明史
    這種想法跟微積分是牛頓和萊布尼茨發明的一樣大錯而特錯。數學是物理的基礎,而物理發展則推動了我們的科技,這毋庸置疑,古往今來,絕大多數的發明家首先是一個物理學家。我們的文明發展到今天的地步,亦離開不數學,航海、天文、礦山建設等許多課題都有賴於數學的發展才能得以深入研究。有一個很典型的故事,一個物理系的學生問他的老師:「為什麼近一百年來物理學都沒有什麼驚天動人的建樹?」
  • 微積分是誰發明的?牛頓與萊布尼茲的巨人之爭
    原標題:微積分是誰發明的?牛頓與萊布尼茲的巨人之爭 2001年,備受期待的電影《美麗心靈》上映,影片以諾貝爾經濟學獎數學家約翰·納什的生平經歷為基礎,講述了他患有精神分裂症但卻在博弈論和微分幾何學領域取得驕人成績的勵志故事。
  • 數學家與微積分的前世今生-九
    :07 來源: 數學經緯網 舉報   皮埃爾·德費馬(1601~1665)法國律師和業餘數學家
  • 微積分的歷程:什麼是微積分?所要解決的 4 個主要問題是哪些?
    微積分要解決的 4 個主要問題微積分最初是為解決自遠古以來人類感興趣的四個主要問題而誕生發的。古希臘人對這些問題進行了大量研究,後來中國和中東都有更進一步的發展。 但現代微積分來自於歐洲,由 17 和 18世紀的數學家們進行了研究,直至艾薩克·牛頓與戈特弗裡德·萊布尼茨在前人的基礎上發明了微積分這個強大的數學工具。
  • 微積分教學的幾點淺見
    ——林開亮龔昇教授1958 年我調到中國科技大學教書,大多時間是教微積分,教了八年之後,於 1966 年對微積分教學產生了一些想法,於是寫了一篇關於微積分教改想法的文章,刊登在《自然辯證法通訊》1966 年第 1 期上,並且按照這個想法寫了一本微積分教材《簡明微積分》(第一版 1978,人民教育出版社;第二版 1993、第三版 1997,中國科技大學出版社),這本教材中國科大一直用到現在
  • 牛頓與萊布尼茨——誰是微積分的「剽竊者」?
    自從17世紀微積分問世以來,數學家和科學家在討論連續變化的數量時便有了科學依據,微積分基本定理為解決這類數量的問題提供了實用工具。沒有微積分,我們將無法理解現代科學,特別是物理學與工程學。那麼,微積分最早是由誰發明的呢?
  • 新生的「微積分」差點兒夭折,這位數學家將它「養大成人」
    但是新生的「微積分」由於「底層邏輯」並不完善,最終導致了「第二次數學危機」的爆發,剛剛建立起來的「近代數學大廈」搖搖欲墜,在強大的「反科學」宗教勢力的攻擊下,隨時都有漰潰的可能。在這個歷史的關鍵時刻,一個極為重要的數學家站了出來,他就是歐拉。
  • 你也能懂的微積分
    牛頓是物理學界的封神人物,然而牛頓還憑藉著微積分的發明,跟阿基米德、高斯並稱為世界三大數學家,這是何等榮耀?這又從側面反映出微積分是何等地位?除了重要,很多人對微積分的另一個印象就是難。在許多人眼裡,微積分就是高深數學的代名詞,就是高智商的代名詞,許多家長一聽說誰家孩子初中就學了微積分,立馬就感嘆這是別人家的天才。
  • 微積分發明權之爭:牛頓和萊布尼茨的巔峰對決
    千百年來難倒了無數仁人志士,直到微積分出現才解決了這個問題。微積分是個新鮮玩意,可是微積分的思想可是由來已久,諸位大師都對此作出了貢獻,其中有費馬,真的不要以為他只會在書的空白處說大話,笛卡爾,不要以為他只會用數學撩妹,克卜勒,就差那麼一步啊,巴羅,這位是牛頓的老師,不是哈利波特中的血人巴羅,還有中國的劉徽,看起來我們當年比起歐洲來也差不了多少。
  • 原來數學大神們是這樣想問題的——圖說微積分發明之謎
    微積分的歷史可以這樣描述——一條來自柏拉圖(Plato,前427—前347),經阿基米德、伽利略、卡瓦列裡和巴羅的積累,到牛頓發生根本質變,形成了運動學特徵的微積分;另一條來自德謨克利特(Demokritos, 前460~前370),經克卜勒、費馬、帕斯卡和惠更斯的積累,到萊布尼茲發生根本質變
  • 王珂的微積分講義
    高等數學、微積分是工程師或大學工科本科生的基本功。
  • 微積分的發現是人類精神的最高勝利
    該問題的歷史十分悠久,可以追溯到古代各個文明對一些簡單圖形進行的求面積和體積,比如求三角形、四邊形、圓或球、圓柱、圓錐等等的面積或體積,以及17世紀歐洲人對圓面積、球體積、曲邊三角形、曲邊四邊形等的面積的計算。這些問題直到牛頓和萊布尼茲建立微積分才從根本上得到了解決。求積問題是促使微積分產生的主要因素之一。在積分思想發展的過程中,有一批偉大的數學家為此做出了傑出的貢獻。
  • 從阿基米德到牛頓,那些駕馭微積分的天才們!
    偉大的古希臘科學家、工程師和數學家阿基米德給我們留下了兩句名言,千百年來經久不衰。有一句傳說源自他對槓桿的研究 :「給我一個支點(place to stand),我能撬起地球。」另一句是著名的「尤裡卡!」(eureka,「我找到啦!」)。據說,起因是他在泡澡時得到的靈感。