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無腦小知識之微積分基本概念

生活 更新时间:2024-11-20 09:37:32

著名意大利籍科學家伽利略,在25歲時曾經當衆挑戰過權威。

那時的社會,都推崇古希臘哲學家亞裡士多德,很多人把他的話奉為真理。亞裡士多德有一個著名理論:“一個10磅重的鐵球,和一個1磅重的鐵球,同時從同一地點下落,10磅重的會先着地。 ”

伽利略在多次試驗後,卻給出了相反的結論:鐵球下落的速度跟自身的輕重沒有關系,因此如果兩個不同重量的鐵球同時下落,最後會同時着地。

為了向大衆普及這一理念,他決定在比薩斜塔上進行一次公開演示。

到了約定的日子,伽利略帶着一個10磅重的鐵球,和一個1磅重的鐵球登上了比薩斜塔。這兩個不同重量的鐵球,從同一高度同時脫手後,最終同時落到了地面。

這一場景震撼了在場所有人,吃驚之餘,大家才明白,原來智慧如亞裡士多德,也有判斷出錯的時候。

事後伽利略總結:“科學的真理不應在古代聖人的蒙着灰塵的書上去找,而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。”而這次挑戰,也引發了一場當時社會追求真理的浪潮。

這并不是伽利略唯一一次因為堅持真理,而和社會主流意識對着幹,這之後他還曾挺身而出,反對過教會宣揚的“地心說”(也就是太陽圍着地球轉)。

支持“日心說”(地球圍着太陽轉)理論,讓伽利略數次遭受羅馬教會的指控,也讓他人生的最後十年,遭受了軟禁和無法發表物理相關文章的雙重控制。

除了以上兩次對抗,曆史學家阿米爾·亞曆山大指出,伽利略還有一次不太出名的經典戰役——對無窮小理論的關注和研究。無窮小是數學分析中的一個概念,初看非常不起眼,但就是對這個不重要概念的争論,讓歐洲的幾十位學者四處奔走了很多年,最終它也不負衆望地創造了曆史。

這場關于“無窮小”的紛争影響非常深遠:随着無窮小及其延伸理論在意大利學術界的被禁,意大利作為歐洲文化中心的統治地位開始走下神壇,社會發展開始疲軟,最終沒能趕上進入現代世界的首班車。

到底是怎樣一場數學大戰造成了這麼嚴重的後果?阿米爾·亞曆山大在新書《無窮小》中,為我們全方位分析了這次事件的前因後果。

阿米爾·亞曆山大,曆史學家和數學家、作家,在斯坦福大學和加州大學洛杉矶分校教授曆史、哲學和科學史。他是《紐約時報》科學欄目的撰稿人,曾出版多部著作。阿米爾的第一部著作是《幾何概覽》,主要為人們介紹了早期數學家為數學領域進行的探索,以及有關現代數學的奠基之旅。

這一次,阿米爾為我們帶來了《無窮小》。《無窮小》借由一個數學領域的概念,為我們展示了16-17世紀的意大利學術界和教會,是怎樣看待無窮小的,伴随着無窮小及不可分量學說的發展曆程,作者阿米爾為我們揭開了歐洲土地上,一場社會秩序的變革紛争。

哲學家黑格爾曾說,“所謂常識,往往不過是時代的偏見。” 有時候,真理并不掌握在那些久負盛名的先輩手裡,而是存在于願意窮盡一生去無限靠近它的人手中。

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一、滿紙維穩有序,我卻隻看到瘋狂排異

在17世紀的意大利,隸屬于天主教的耶稣教會掌控了絕大部分的知識傳播渠道。由于各方宗教勢力的不斷拉鋸争搶,當時的社會四分五裂,混亂不堪。耶稣會急于找到一個方法來打壓其他教派,鞏固自身的統治地位,從而維護社會穩定。

耶稣會成員克拉維斯在長期學習中發現,歐幾裡得的《幾何原本》正是這樣一本絕妙的真理引導書。

在數學領域,真理可以通過自身的證明強迫讀者接受它,不管他們喜歡與否。人們可以争辯關于聖禮的天主教教義,但不能否認畢達哥拉斯定理(勾股定理)。

在歐幾裡得的幾何研究中,他非常依賴客觀事實和嚴謹的數學演算,才能得出最終結論。

在克拉維斯看來,固定的執行步驟和唯一的推算結果,從某種程度上,象征着真理的不容置疑和絕對權威,這種“穩定而有序”的狀态,剛好和耶稣會大力倡導的安定社會不謀而合。

因此耶稣會開始把《幾何原本》列為傳教的重點。他們希望人們在學習數學基礎知識的同時,接受這樣一種思想:世界上的真理都是客觀存在,并且亘古不變的,而這個社會保持秩序,穩定運轉的根源,就來自這類無法被動搖的意識形态,這是其他宗教的歪理邪說也無法反駁的絕對真理。

“真理至上”,實際上也就是堅持穩定真理的“教會至上”,因此耶稣會——也就是羅馬教會——最終一定會取得宗教領域的完全勝利。

憑借這一理念,耶稣會風頭一時無倆。他們吸收了很多人來發展和研究數學領域,為當時的社會發展提供了許多理論基礎。

直到他們遇到了“無窮小”理論。

無窮小理論可以這麼解釋:假設一條線段由有限個點組成,因為它們是實體那麼可以進行細分,細分到最後,會出現一個永無止境的細分狀态,也因此點的數量實際上是無窮盡的,這就與我們最初的假設“線由有限個點組成”相矛盾。

悖論一旦出現,就無法被假裝無視。在長期的研究和讨論後,年輕的數學家卡瓦列裡經由伽利略的鼓勵和引導,最終發明了“不可分量法”。針對“無窮小”的理論,這種方法認為,可以将實體設想成無數個不能再細分的單位構成,這樣,很多棘手的數學問題就能夠借由無窮小的計算方式作答。

這種無窮的概念,卻是信仰穩定和統一的耶稣會不能接受的。

教士們認為,在數學領域必須依照歐幾裡得的理論,每一步都建立在實際已知的确定狀态去研究,不允許憑空設想。無窮小這種開放性的研究結果,與當時社會的“穩定”原則沖突,一旦被接受和承認,就會對現有秩序造成沖擊,從而給社會發展帶來不可估量的颠覆。

跳過現實,使用非常規手段進行學術研讨,在耶稣會看來,是對現有規則的蔑視,也是對教會統治地位的極大挑戰。因此,教會成員動用了一切力量,禁止教會内外傳播無窮小學說。

對于支持和傳播無窮小學說的伽利略及門下弟子,教會也沒有放過,他們通過嚴苛的法規大力施壓,迫使學者們四處逃散,最終意大利本土的無窮小理論研究被遏止。而伽利略本人因為此前多次與教會作對,數罪并罰,被教會軟禁直至去世。

從此,耶稣教會一家獨大,權傾一時。而意大利的文化發展卻開始衰落,沒有了科研人員和科研氛圍,意大利的社會發展也停滞不前,整個社會逐漸陷入混亂和紛争,國力凋零,最終退出了世界的競争舞台。

無腦小知識之微積分基本概念(微積分令人頭秃)2

二、真理面前,不要誤當烏合之衆

法國社會心理學家古斯塔夫·勒龐,在1895年出版了《烏合之衆:大衆心理研究》,用于研究社會上的群體特點。

勒龐認為,聚集在一起的人們,會主動褪去個人特質,逐漸被同化成一緻的情感與思想。

接着群體會呈現出“盲目”、“沖動”、“狂熱”的特點,開始瘋狂打壓所有反對的聲音。比如“無窮小”理論的戰役中,企圖建立一個階級分明、永不混亂社會的耶稣教會一方。

耶稣教會所展現出來的“烏合之衆”特性,直接影響了意大利整個國家的曆史進程。

跟從大流易如反掌,挑戰權威則需要過人的膽識和勇氣。在現實生活中,我們要怎樣才能避免成為阻礙社會發展的烏合之衆呢?

1.保持理性,實事求是

最近剛出了一則新聞,某地一公司宣稱可以生産“加水”就能跑的汽車,并做了大肆宣傳,表示其技術超前,方案可行,新聞一出,部分媒體和記者馬上跟風轉載,大肆誇獎。

實際上,學過基礎化學的人都可以輕易分辨出這其中的常識錯誤。但是這項所謂發明,從提出至宣傳,卻一路暢通無阻,所有參與和經手的人難道不曾有過懷疑嗎?是對新鮮事物的極大虛榮,又或者是不願成為衆矢之的的膽怯,讓他們不約而同加入了烏合之衆隊列。

2.持續學習,包容改變

君主趙武靈王曾說:“賢者與變俱。循法之功,不足以高世;法古之學,不足以制今。”

一味遵循以前的方法,無法解決現今生活中遇到的所有問題。因此我們要做的就是順應時勢,跟着變化調整做事策略。

當今世界瞬息萬變,科技發展日新月異,我們不能因循守舊,永遠套用老方法對待新事物,而應該持續學習,努力跟上時代發展的步伐,這樣才不會覺得吃力。

巴菲特因為投資股票早早财務自由,但時至今日,将近90的他依然在時刻補充新知識。因為他明白,過去能夠盈利的技能并不能保證現在和将來依然盈利,正是不斷獲取和更新的知識,讓巴菲特敢于下決心購買中石油和比亞迪,這類他原本不了解的企業股票,并且再次獲利。

3.獨立思考,學會堅持

“竹林七賢”之一的王戎,曾有不吃路邊李的美談。

傳說他七歲時,和朋友們一起玩耍。路邊看見一棵結滿李子的李樹,其他人都跑去摘李,唯獨王戎沒有動。路人見了問他為什麼不去,王戎回答說:“這裡人來人往,樹上的李子卻還有這麼多,一定是因為李子太苦。”大家摘了一嘗,發現果然是苦李。

不當烏合之衆,最重要的就是避免自己的思維被同化。在所有人都蜂擁而至的時候,更要獨立思考,堅決不盲從。隻有聽從内心的聲音,才能做出最正确的選擇。

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三、曆史會誇獎那些值得誇耀的人

在追求真理、拒當烏合之衆的道路上,我們也許會遇到各種阻礙,可能來自他人的嘲諷,也可能來自我們内心對自己異于常人行為的不堅定。

胡适曾說:“怕什麼真理無窮,進一寸有一寸的歡喜。”不要因為外界的聲音裹足不前,更不要因為事态的不明朗而自我懷疑,堅持真理的人最終都會受到時代的獎賞。

喬爾丹諾·布魯諾是意大利著名的科學家,在文藝複興時期,他不顧教會阻撓,堅定站在了哥白尼的“日心說”一旁,還堅持将它在歐洲大地上傳播開來。1592年布魯諾被捕入獄,在經曆8年的監獄生涯後,宗教裁判所宣判布魯諾為“異端”,将在羅馬的鮮花廣場對他執行火刑。

布魯諾甯死不屈,堅稱 “為真理而鬥争是人生最大的樂趣。”最終英勇就義。

數百年後,随着科學的不斷發展,“日心說”被證明是正确的。1889年,羅馬教皇宣布為布魯諾平反,恢複了他的名譽。

同年的6月9日,在布魯諾就義的羅馬鮮花廣場上,人們為他豎起了銅像,以表達對他為真理而奮鬥終生的永久紀念。

真理和正義或許會遲到,但一定不會缺席。随着時間流逝,曆史最終會誇獎那些值得誇耀的人。那些舍生取義、為了真理奮不顧身的人,都會得到曆史的正名和人們的尊敬。

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鮮花廣場上布魯諾的紀念銅像


1642年,支持“無窮小”學說、對近代科學作出了巨大貢獻的伽利略去世,在同一年,艾薩克·牛頓呱呱墜地。

多年後,牛頓在研究力學和流體力學的問題中,援引了意大利數學家們提出的“無窮小”概念,并因此創立了微積分學科。微積分的創建使得函數、速度、加速度和曲線的斜率等均可用一套通用的符号進行讨論,由此也加快了現代科技的進程。

在阿米爾的《無窮小》一書中,17世紀的意大利,烏合之衆和追随真理的人群,被一個看似不起眼的“無窮小”理論徹底分隔開。他們的軀殼被時間一視同仁地帶走,但是他們的靈魂卻被曆史給予了截然相反的評價。

被時代裹挾着前進的路上,我們會應對來自各方的困難和壓力。時刻保持清醒的頭腦,不做渾渾噩噩的烏合之衆,顯得尤為難得。

孔子曾說“朝聞道,夕可死矣。”

對真理的不懈追求,應當是我們所有人畢生的理想,隻有這樣,我們才能如《鋼鐵是怎樣煉成的》中說的一樣:“回首往事時,不因虛度年華而悔恨,也不因碌碌無為而羞愧;這樣,在他臨死的時候,能夠說,我把整個生命和全部精力都獻給了人生最寶貴的事業——為人類的解放而奮鬥!”

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