微積分先驅-阿基米德與他心中的數學王國

2021-01-16 網易

2020-04-05 12:22:06 來源: 數學經緯網

舉報

  阿基米德(Archimedes) (約公元前287-前212)

  "阿基米德志氣如此之高,心靈如此之幽深,科學知識如此之豐富,……一心追求那美妙的不夾雜世俗需求的學問。"——普盧塔切

  "給我一個支點,我就能夠移動地球。"——阿基米德

  阿基米德是古希臘的數學家、力學家。約公元前287年生於西西里島的敘拉古;約公元前212年卒於敘拉古。

  阿基米德的父親是一位天文學家,自幼給予他良好的教育。阿基米德早年在亞歷山大跟隨歐幾裡得的學生學習,後來回到他的故鄉,但仍和亞歷山大的學者保持著密切的聯繫。

  阿基米德的成果一直被推崇為創造性和精確性的典範。歐洲經歷了漫長的中世紀的黑夜之後,才達到他當時的數學水平。羅馬時代的科學史家普林尼(Plinius)曾把他譽為"數學之神"。

  

  微積分的思想

  阿基米德的幾何著作是希臘數學的頂峰。他把歐幾裡得嚴格的推理方法與柏拉圖先驗的豐富想像和諧地結合在一起,達到了至善至美的境界,從而"使得往後由克卜勒、卡瓦列利(Cavalieri)、費馬(Fermat)、牛頓(Newton)、萊布尼茨(Leibniz)等人相繼培育起來的微積分日趨完美"。阿基米德沒有把歐多克索斯發展的窮竭法作為發現新結果的惟一工具,而是把它跟德謨克利特和柏拉圖學派曾經探索過的無窮小量觀念巧妙地結合起來,並且做得靈活自如。可以說,古代沒有一位數學家像他那樣地走到了微積分的邊緣。他在對某些面積和體積的論述中,得出了我們初等微積分課本中出現的許多與定積分等價的關係。

  他的主要數學著作有:《圓的測量》,主要是研究圓周和圓面積的計算問題;《論球與圓柱》,主要是研究球的表面積和體積的計算問題,他使用了無窮小量,其中很多命題的證明,已經接近了微積分的思想方法,但沒有求助於極限的概念;《拋物線求積法》,研究了曲線圖形求積問題,並巧妙用窮竭法求得"任何由直線和直角圓錐體的截面所包圍的弓形,其面積等於與其同底同高的三角形面積的4/3",他的方法很接近於現行的積分法;在《論劈錐曲面體與球體》這部著作中有40個命題,這些命題中運用了窮竭法;《砂計算法》,是一本專門講記數法的書;《論螺線》一書是阿基米德所有數學貢獻中最光彩奪目的部分,後世的數學家從他作螺線的切線和計算螺線的面積的方法中已感受到了微積分的思維方式;其實它已經是微積分的先聲。

  

  力學與幾何學

  阿基米德也是古希臘最偉大的力學家。在他之前沒有人能像他那樣把幾何學與力學結合得如此緊密而完美,像他那樣巧妙地用幾何方法來證明力學結論。他在物理方面的著作主要有:《論浮體》,他發現了浮力定律——浸在流體中的物體受到向上的浮力,其大小等於物體自身所排開流體的重量;《論槓桿》,他發現了槓桿原理——當槓桿所受作用力和所克服的阻力在同一平面時,作用力和力臂的乘積等於阻力和阻力臂的乘積。對此他曾自豪地說:"給我一個支點,我就能夠移動地球"。他還著有《論平板平衡》、《論重心》、《論製作球》《鏡面反射》等。同時他還是聞名於世的天文學家。

  阿基米德的著作以精確和嚴謹著稱。其完美令人嘆為觀止,油然而生敬。

  令人敬佩的阿基米德

  阿基米德是一位偉大的愛國者。在第二次布匿戰爭時期,他把自己的科學知識用於保衛祖國,流傳了許多傳說和故事:當進犯的羅馬戰船駛近城下時,他設計了一種起重機把敵船吊起,使船底朝天;他利用拋物鏡面的聚焦性質,把日光集中到羅馬船上,使它們起火;他製造了一種能投射大石的機械,使敵軍心膽懼裂等,致使敵軍統帥馬塞拉斯(Marcellus)驚呼:"我們是在同數學家打仗!安穩地呆在城裡,卻能夠擊毀我們的船隻。猝然間向我們發射出那麼多利箭,簡直賽過了百手巨人!"傳說後來敵兵不敢靠近城牆,就是城上拋出一根繩子也會嚇得敵兵倉皇逃跑,因為他們怕是阿基米德的新奇武器。

  然而,在圍城三年之後終因糧絕和敵人的離間詭計,致使敘拉古陷落敵手。當該城被洗劫時,阿基米德仍專心致力於數學問題的研究,俯身在沙盤上畫他的幾何圖形。一個羅馬士兵命令阿基米德離開,他慢慢地做手勢說:"別把我的圓弄壞了!"士兵拔出短劍,這位曠古絕倫的偉大學者,竟喪生在一個兇殘無知的士兵之手。羅馬統帥出於對阿基米德的才能和人品的敬佩,特為他修建了一座頗為壯觀的陵慕,在墓碑上刻著球內切於圓柱的圖形。因為阿基米德曾發現"球的體積及表面積,都是其外切圓柱體體積及表面積的2/3。"

  近代數學史專家貝爾(Bell)說:"任何一張列出有史以來三個最偉大的數學家的名單中,必定包括阿基米德。"萊布尼茨甚至說:"了解了阿基米德的人,對後來傑出人物的成就就不會再那麼欽佩了。"歷史學家、傳記家普盧塔切(Plutarch)說:"阿基米德志氣如此之高,心靈如此之幽深,科學知識如此之豐……一心追求那美妙的不夾雜俗世需求的學問。"

特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布,本平臺僅提供信息存儲服務。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相關焦點

  • 阿基米德是如何發現微積分思想的?
    阿基米德是古代最偉大的科學家和數學家。他博學多才,對數學、物理、天文學和工程等廣泛領域都有貢獻。阿基米德也是一位傑出的發明家和武器設計師。他的許多成就包括1.他創造了力學和流體靜力學(包括槓桿定律、地心引力和所謂的阿基米德原理等概念,阿基米德原理適用於流體中的物體)。
  • 阿基米德是如何發現微積分思想的?
    他博學多才,對數學、物理、天文學和工程等廣泛領域都有貢獻。阿基米德也是一位傑出的發明家和武器設計師。他的許多成就包括1.他創造了力學和流體靜力學(包括槓桿定律、地心引力和所謂的阿基米德原理等概念,阿基米德原理適用於流體中的物體)。
  • 從阿基米德到牛頓,那些駕馭微積分的天才們
    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。他發現,要測量一個不規則物體的體積,可以把它浸在水裡,然後測量漫出來的水的體積。
  • 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。
  • 不用微積分算個球?祖𣈶原理PK卡瓦列裡原理,原理在左方法在右
    他生於米蘭,是伽利略的學生。1613年加入耶穌教會.1629—1647年任波倫亞大學數學教授。他是當時最有影響的數學家之一.他把伽利略不可分法的思想發展為幾何學,提出線是由點構成的,面是由線構成的,體是由面構成的無限細分積零為整的概念.他利用克卜勒無窮小几何數的思想,把阿基米德的窮舉法發展為除不盡方法,這是積分學的最初思想。
  • 卡瓦列裡原理 阿基米德對球體積的計算
    從西方這條數學發現主線來看,卡瓦列裡是發明微積分的牛頓和萊布尼茨的先驅。而在中國,則在早於卡瓦列裡1100年前,祖𣈶就提出了這一原理:「冪勢既同,則積不容異」。我們稱之為祖𣈶原理。阿基米德對球體積的計算卡瓦列裡原理的一個極為著名的應用是由早於卡瓦列裡兩千多年的阿基米德所實現的對球體積的精妙絕倫的計算。下面給出巧妙利用卡瓦列裡原理得出球體積公式的全過程。偉大的阿基米德對這個證明如此得意,以至於曾經要求把球和外切圓柱刻到他的墓碑上。
  • 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!
  • 歷史學家關於阿基米德的記錄
    人們從阿基米德本人的著作中了解到他的數學成就。但人們之所以知道他的傑出發明,是因為與他同時代人的有關記錄。阿基米德出生於義大利西西里島的敘拉古。敘拉古當時是古希臘帝國的殖民地。人們對阿基米德的生平所知甚少。對他的了解,主要來自與他同時代或比他晚出生100多年的歷史學家的記錄。其中,最重要的資料來源是出生於希臘的羅馬帝國傳記作家和歷史學家普魯塔克(約前120年至前46年)的記錄。根據普魯塔克的記載,阿基米德的父親是一名天文學家。
  • 阿基米德的天才——他憑什麼被評為最偉大的數學家?
    出生於蘇格蘭的數學家埃裡克·坦普爾·貝爾在他廣受歡迎的數學史著作《數學人》中寫道:歷史上最偉大的三位數學家中,阿基米德(Archimedes)一定榜上有名。另外兩個常與他聯繫在一起的是牛頓和高斯。阿基米德(公元前287-212年)是希臘數學家、物理學家、工程師、發明家和天文學家。他被廣泛認為是歷史上最有影響力的數學家之一。在他的許多成就中,以下是特別重要的:他從現代分析和微積分中預見到了各種技術,得出了π的近似值,描述了阿基米德螺旋(具有多種實際應用),建立了靜水力學和靜力學(包括槓桿原理),他是最早使用數學研究物理現象的思想家之一。
  • 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
  • 阿基米德發現浮力定律的過程,讓他攤上了一個日本複姓:澤尻
    群臣一致推薦哲學家阿基米德。古希臘的學者,側重思考、演算,所以叫哲學家。而現代的學者,側重實驗、統計,所以叫科學家。金冠裡面,到底有沒有摻雜賤金屬?這可把阿基米德給愁壞了。倒不是因為僭主的壓力,而是因為,阿基米德是個思考狂魔,不允許難題擺在他面前。他就這樣廢寢忘食、焦思苦慮,就連跟老婆行房事的時候,也是念念不忘、心不在焉。
  • 阿基米德羊皮手稿比牛頓早1800年闡述微積分學
    據美國媒體昨天報導,1666年,牛頓(1642年-1727年)發現了微積分,世界科學界公認為近代物理學從這一年開始。然而美國科學家根據一本失傳2000多年的古希臘遺稿發現,早在公元前200年左右,古希臘數學家阿基米德(公元前287年-前212年)就闡述了現代微積分學理論的精粹,並發明出了一種用於微積分計算的特殊工具。美國科學家克裡斯·羅裡斯稱,如果這本阿基米德「失傳遺稿」早牛頓100年被世人發現,那麼人類科技進程可能就會提前100年,人類現在說不定都已經登上了火星。
  • 阿基米德面積方法求幾何級數和,真厲害!
    阿基米德(公元前287年—公元前212年),偉大的古希臘哲學家、百科式科學家、數學家、物理學家、力學家,靜態力學和流體靜力學的奠基人,並且享有「力學之父」的美稱,阿基米德和高斯、牛頓並列為世界三大數學家。
  • 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?
    下面動畫顯示了改變三角形三邊時候,籬笆所圍成面積的變化過程:微積分的簡要歷程古希臘最傑出的科學家阿基米德(Archimedes)對數學和物理學的影響極為深遠,他與牛頓和高斯被西方世界評價為有史以來最偉大的三位數學家。
  • 微積分出現後,人類就再也擋不住了
    他決定走另一條路,用微積分來改進法拉第的磁場研究。即便如此,麥克斯韋是如何用微積分來解釋一些與物理學有關的東西的呢?首先,他把所有關於磁場的知識轉化成數學方程式。然後,麥克斯韋開始使用微分學並得到了新的方程。他最初得到了20個方程。最後,他把它們結合起來,成功了!麥克斯韋揭示了磁力的奧秘!他使用的語言只是微積分,這是他唯一的聲音。
  • 微積分出現後,人類就再也擋不住了!
    他發現一個圓錐體的體積是相應圓柱體積的三分之一。窮竭法是一種求形狀面積的方法,其方法是在一個形狀內嵌入一系列多邊形,這些多邊形的面積收斂於包含該形狀的面積。——維基百科歐多克索斯之後,阿基米德接過了微積分的旗幟。阿基米德痴迷於數學,常常忘記吃飯。
  • 微積分的力量
    這幾天看了一本書《微積分的力量》,這確實是一本好書,也是我劃線比較多的一本書,很受啟發。
  • 丘成桐是「數學王國的凱撒大帝」,高斯是「數學王子」,誰更牛?
    兩人都是數學界的大牛,高斯在大家心中可能比較熟悉,例如從1加到100的算法;而丘成桐則可能了解他的人少之又少。當然,如果將兩人對比誰更牛,那真的不好對比。我們先看看他們的成就。他所做的數學研究幾乎遍及所有的數學領域,發表155篇論文,其中110個以他命名的成果,他與阿基裡德、牛頓被稱為世界上重要三大數學家。丘成桐其人及成就可能大學數學專業的同學對他更加熟悉。
  • 微積分的發現是人類精神的最高勝利
    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。古希臘時代偉大的數學家、力學家阿基米德,我國古代著名數學家劉徽、祖衝之父子等為積分思想的形成和發展做出了重要的貢獻。
  • 幾何巨人:阿基米德
    一名羅馬士兵要求他去面見馬克盧斯將軍。他拒絕了,說要完成這個難題。士兵憤怒難當,揮劍殺死了阿基米德。依記載,馬克盧斯將軍對阿基米德之死感到很生氣,他認為阿基米德是重要的科學家並下令不得傷害他。馬克盧斯曾稱阿基米德為「幾何學的巨人」。