到底是誰創立了微積分?牛頓和萊布尼茨都說是自己

2020-12-06 吳國平數學教育

提到微積分,相信大家都非常熟悉,它不僅與數學相關的研究工作密不可分,更是社會發展和人類文明進程中必不可少的基礎學科知識之一。特別是隨著現代數學的發展,微積分已經成為數學王國當中一門非常重要的基礎學科,如數學或物理學等重要學科要想獲得發展,取得成就,或多或少都需要用到微積分相關的知識內容。

微積分可以解決運動中速度與距離的互求問題、求曲線的切線問題、求長度、面積、體積、與重心問題等、求最大值和最小值等一系列重要問題,而這些問題與我們的工作生活息息相關。

不過,圍繞微積分到底是誰先創立這一爭論,曾經在歷史是一場著名的「沒有硝煙的戰爭」,甚至讓英國的數學錯過了整整一個世紀的發展。

那麼,是誰引起這場學術之戰、冠名權之爭呢?正是德國的萊布尼茨與英國的牛頓。

在1675年11月11日,萊布尼茨已經完成一套完整的微分學。

在1684年,萊布尼茨於發表第一篇微分論文,定義了微分概念,採用了微分符號dx,dy。

在1686年,萊布尼茨又發表了積分論文,討論了微分與積分,使用了積分符號∫。

萊布尼茨

然而在1695年,英國學者宣稱:微積分的發明權屬於牛頓。

根據文獻記載,牛頓周圍的人認為牛頓要比萊布尼茨早幾年得出方法,但牛頓在1693年之前幾乎沒有發表過任何內容,並直至1704年他才給出了微積分完整的敘述。

加上英國皇家學會的成員對牛頓有一種盲目的自信和崇拜,於是在1699年,英國皇家學會的成員指控萊布尼茨剽竊了牛頓的成果,單方面下定結論,認為牛頓才是微積分的「第一發明人」。

這場微積分爭論在1711年全面爆發,並破壞了牛頓與萊布尼茨各自的生活,直到萊布尼茨在1716年逝世。

在1712年,英國皇家學會成立了一個委員會調查「誰才是微積分的發明人」。

在1713年初,英國皇家學會發布公告:確認牛頓是微積分的第一發明人。

牛頓

1714至1716年期間,在萊布尼茨去世前,萊布尼茨起草了《微積分的歷史和起源》一文(本文直到1846年才被發表),總結了自己創立微積分學的思路,更證明了自己成就的獨立性。

這場「是誰先發明微積分」的爭論,除了破壞了牛頓與萊布尼茨各自的生活,更讓英國的學者們長期固守於牛頓的流數術,只用牛頓的流數符號,不屑採用更優越的萊布尼茨所創立的符號,最終導致英國的數學脫離了數學發展整整一個世紀。

不過,除了英國以外的歐洲國家,普遍接受和採用萊布尼茨的符號和微分法。

直到1820年以後,英國也開始採用了萊布尼茨的方法。

值得一提,萊布尼茨所創設的微積分符號遠遠優於牛頓的符號,這對微積分的發展具有非常大的影響。因此,現在全世界在微積分領域使用的符號都是採用萊布尼茨所創立的,如在高等數學和數學分析領域,萊布尼茨判別法是用來判別交錯級數的收斂性的。

那麼萊布尼茨和牛頓對微積分的闡述到底有何不同之處呢?其實,他們只不過是看待微積分的角度不同而已。

萊布尼茨是從幾何問題的角度出發,運用分析學方法引進微積分概念,從而得出運算法則,其數學的嚴密性與系統性要遠遠高於牛頓。

牛頓則是從物理學的角度出發,運用集合方法研究微積分,其應用上更多地結合了運動學,其造詣要高於萊布尼茨。

因此,大多數現代歷史學家都認為,萊布尼茨與牛頓各自獨立發展出了微積分學,並為之創造了各自獨特的符號。

正如其他重要數學知識被發現的一樣道理,微積分的出現也是極具社會發展背景。從17世紀開始,隨著當時社會的科技、工業等各方面不斷進步發展,人們在航海、天文、礦山建設等眾多領域中遇到了許多新問題,而這些問題以當時已有的數學知識是無法順利解決,如解「變量」的問題。

萊布尼茨

俗話說數學來源於生活,同時服務於生活。基於當時的社會發展背景,數學也開始研究「變量」,直接讓整個數學進入了「變量」時代,數十位數學家為微積分的創立做了開創性的研究,而最重要研究成果屬於萊布尼茨和牛頓。

雖然在數學史上,萊布尼茨和牛頓之間爆發了著名「微積分創立之戰」,但其實私下兩人都非常欣賞對方。如在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:「十年前在我和最傑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,他也發現了一種同樣的方法。他並訴述了他的方法,它與我的方法幾乎沒有什麼不同,除了他的措詞和符號而外」。

這也給現代史學家認為萊布尼茨和牛頓是各自獨立地創建微積分提供了證據。

牛頓和萊布尼茨都是非常偉大的數學家,他們對微積分的創立和發展所作出的貢獻,可以說是人類發展史上最偉大的成就之一,特別是他們身上的理性精神、科學精神、探索創新等精神,都是留給後世的寶貴精神財富。

相關焦點

  • 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」。
  • 牛頓與萊布尼茨——誰是微積分的「剽竊者」?
    在當代社會,公認的微積分的發明者有兩位,分別是艾薩克·牛頓和戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨,但大家可能不知道的是,在這兩位之間,曾經就誰是微積分的發明者發生了激烈的爭論。牛頓和萊布尼茨的出生僅相隔四年。1642年,牛頓生於英格蘭一個名叫烏爾索普的村子,而萊布尼茨則於1646年生於德國萊比錫。
  • 牛頓和萊布尼茨,誰才是真正的微積分之父?
    誰發明了微積分現在,我們認為微積分是由牛頓和萊布尼茨共同發明的,因此,微積分的基本定理也被稱為牛頓-萊布尼茨公式。但是,在1907年的時候,英國數學界和德國數學界卻發起了一場爭論:到底誰是第一個發明微積分的人?
  • 牛頓和萊布尼茨,誰才是真正的微積分之父?
    誰發明了微積分現在,我們認為微積分是由牛頓和萊布尼茨共同發明的,因此,微積分的基本定理也被稱為牛頓-萊布尼茨公式。但是,在1907年的時候,英國數學界和德國數學界卻發起了一場爭論:到底誰是第一個發明微積分的人?
  • 牛頓-萊布尼茨公式 - 微積分大廈基石之一
    400多年前,牛頓與萊布尼茨各自獨立創立了微積分,現代數學從此奠基。很多朋友在大學的高數課程上,也都學習過微積分的相關知識。
  • 微積分的發明權之爭,你認為牛頓和萊布尼茨誰贏了?
    牛頓和萊布尼茨萊布尼茨在求知方面和牛頓有很大的區別,牛頓的主要興趣在於用數學方法解決自然科學問題,而萊布尼茨像笛卡爾一樣,希望在哲學上有重大創新和建樹,他認為數學可以為他開路。他想為人類的思想創造出類似字母表的系統,裡面的符號可以用來代表基礎的觀念,而這些觀念可以組合起來形成更複雜的思想——一種理性的微積分。
  • 微積分發明權之爭:牛頓和萊布尼茨的巔峰對決
    牛頓在回信中展開了他的神奇操作,他先在信中寫了一段密碼,這是當時的流行做法,就好比江湖人士見面都得對兩句黑話一樣,不過這密碼和黑話不同,黑話是通用的,密碼是自己編的,都是高智商人士,總不能弄得和跑江湖的一樣吧。
  • 牛頓與萊布尼茨的微積分之爭,牛頓到底做了什麼?
    後人在萊布尼茨的手稿中發現他曾經抄錄牛頓關於流數術的論文的段落,並將其內容改用他發明的微積分符號表示。這個發現似乎對萊布尼茨不利。但是,我們無法確定的是,萊布尼茨是什麼時候抄錄的?如果是在他創建微積分之前,從某位英國數學家那裡看到牛頓的手稿時抄錄的,那當然可以做為萊布尼茨剽竊的鐵證。但是他也可能是在牛頓在1704年發表該論文時才抄錄的,此時他本人的有關論文早已發表多年了。
  • 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?
    像量子力學一樣,微積分理論在創建過程中,也是明星璀璨,像牛頓、萊布尼茨、柯西、笛卡爾、巴羅、瓦裡斯、維爾斯特拉斯、伯努利兄弟、歐拉、拉格朗日等,他們都在定義、計算微分和定積分方面做出了自己的貢獻;量子力學的出現衝破了經典物理,開啟了微觀物理學,而微積分理論的創建,則衝破了佔統治地位的常量數學,開啟了變量數學,掀起了數學乃至科學史上的巨大變革,它們都成為了近現代科學發展的基石
  • 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、柯西、笛卡爾、巴羅、瓦裡斯、維爾斯特拉斯、伯努利兄弟、歐拉、拉格朗日等,他們都在定義、計算微分和定積分方面做出了自己的貢獻;量子力學的出現衝破了經典物理,開啟了微觀物理學,而微積分理論的創建,則衝破了佔統治地位的常量數學,開啟了變量數學,掀起了數學乃至科學史上的巨大變革,它們都成為了近現代科學發展的基石。
  • 牛頓不娶我也不娶,十七世紀的亞里斯多德,萊布尼茨
    現今在微積分領域使用的符號仍是萊布尼茨所提出的。在高等數學和數學分析領域,萊布尼茨判別法是用來判別交錯級數的收斂性的。萊布尼茨與牛頓誰先發明微積分的爭論是數學界至今最大的公案。萊布尼茨於1684年發表第一篇微分論文,定義了微分概念,採用了微分符號dx,dy。1686年他又發表了積分論文,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:微積分的發明權屬於牛頓;1699年又說:牛頓是微積分的「第一發明人」。
  • 吳國平:難學上天的微積分是如何被創立的?
    說到微積分,很多人多多少少都會了解或學習到一些,如二次函數當中求最值問題(最大值和最小值),就是屬於微積分一類。對於很多人來說,如果參加工作後不從事數學相關工作,或許就很少運用微積分數學知識,但其中的極限思想卻會影響我們的思考和行為。可以這麼說,雖然微積分這門學科在幾百年前就已經創立,發展起來,但時至今天很多人連理解都成困難,更別說掌握了。
  • 牛頓和萊布尼茨爭了一輩子,頂級數學家有多厲害?
    萊布尼茨-名師出高徒你可能沒聽說過萊布尼茨,如果了解一下他的學生你就知道他有多厲害了,萊布尼茨是伯努利的老師,伯努利是歐拉的老師,歐拉是拉格朗日的老師,拉格朗日是柯西的老師,柯西是高斯的老師,高斯是黎曼的老師
  • 微分意義,積分意義,牛頓-萊布尼茨公式
    從17世紀開始,隨著社會的進步和生產力的發展,以及如航海、天文、礦山建設等許多課題要解決,數學也開始研究變化著的量,數學進入了「變量數學」時代,即微積分不斷完善成為一門學科。整個17世紀有數十位科學家為微積分的創立做了開創性的研究,但使微積分成為數學的一個重要分支的還是牛頓和萊布尼茨。從微積分成為一門學科來說,是在17世紀,但是,微分和積分的思想早在古代就已經產生了。
  • 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。
  • 《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。
  • 什麼才是真正的時間和空間?牛頓與萊布尼茨的爭鬥,誰是贏家!
    如果把宇宙比喻成一塊完整的布料,那時間和空間就是一片片物質材料。物理學家經常能讓自己沉浸到這種並不直觀的圖景中,但更多的人並沒有這種邏輯思考的能力,不得已只好問出來:時間和空間到底是什麼東西?牛頓的理論其實這個問題本身就被很多物理學家拿來爭論幾百年了,每個人都能順著這個問題表達出自己獨特的看法。牛頓就曾宣揚過,時間和空間是構成宇宙的永恆不變元素,對此根本不需要解釋。正如牛頓在《自然哲學之數學原理》中寫的那樣(文章下方引用),根本不容的他人一絲懷疑。
  • 微積分發明史
    但是學數學繞不開微積分,正如我國一句老話所說,「工欲善其事必先利其器」,微積分就是數學家手裡的「利器」,很多研究都是以微積分為基礎,其重要性不言而喻。提到微積分,很多人以為就是函數,其實微積分是一個統籌的概念,主要包括極限、微分學、積分學及其應用,其中微分學包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論,積分學包括求積分的運算。
  • 神奇的牛頓爵士,他不僅創造了令我們害怕的微積分,自己還是個鍊金...
    艾薩克·牛頓被認為是有史以來最偉大的數學家、物理學家、天文學家和自然哲學家,他創立了運動定律,發現了萬有引力,極大地發展了微積分,他的研究領域非常廣泛。儘管他聞名於世界,但是關於他的很多事都是一個迷,下面小編就為大家說說關於牛頓你不知道的一些事。
  • 牛頓-萊布尼茨公式的解讀和應用
    牛頓-萊布尼茨公式的解讀和應用數學是工具,必須有足夠的水平,才能在專業水平上有更好的發展。