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史上最有影響力的數學家

生活 更新时间:2024-07-06 22:26:01

當我們回首人類文明的夜空,無數的數學家猶如燦爛的星河,而最令人矚目的那顆巨星,無疑就是牛頓。然而這一位被人們稱之為“百科全書”式的殿堂級數學家,卻單身一輩子。這位偉大的數學家将一生無私地獻給了數學與科學,所取得的成就足以照亮近代人類文明三百年的天空。

史上最有影響力的數學家(這位偉大的數學家單身一輩子)1

牛頓出生于鄉下的一個小村落,在牛頓出生前的三個月,他的父親就去世了。早産的牛頓顯得十分瘦小,小得可以把他裝進一個馬克杯中。當牛頓3歲時,他的母親改嫁,而牛頓不得不跟外祖母生活在一起,年幼時的牛頓對母親和繼父存滿敵意。10歲那年,繼父去世,母親又回來了,牛頓再次和母親住在一起。

長期缺愛的童年給牛頓留下了陰影,造成了他孤僻而古怪的性格,長大之後的他喜歡獨來獨往,無法與他人愉快地相處。

少年時的牛頓,看起來資質一般,成績也是平庸無奇,與普通的孩子沒有兩樣,牛頓的母親認為他不是一塊讀書料,加上家境困難,牛頓的母親希望他長大以後成為一個農民,于是早早地辍學在家務農,然而酷愛讀書的牛頓常常會因為癡迷于讀書而忘了幹活。牛頓的舅父被他的好學精神所打動,勸說牛頓的母親讓牛頓繼續去學校讀書,重回學校的牛頓更加珍惜這來之不易的機會,發奮圖強,如饑似渴沉浸在知識的海洋中。

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功夫不負有心人,牛頓的成績得到了學校的認可,被送到了格蘭瑟姆的國王中學,很快成為了該校最出色的學生。也就是在這裡,開啟了他人生中的令人難忘的羅曼史。

1661年,18歲的牛頓寄宿在當地的藥劑師家中,與藥劑師的繼女斯托勒産生了情愫,不久訂婚。訂婚後不久,他以“減費生”的身份進入了劍橋大學的三一學院。在那裡,牛頓接觸到了笛卡爾、伽利略、哥白尼和開普勒等先進的思想。

1665年,年僅二十二歲的牛頓便發現了“二項式定理”,這為他日後發明“微積分”打下了基礎。同年,倫敦爆發了大瘟疫,大學封校,牛頓不得不回到家中。在此後的兩年裡,牛頓一直宅在家中繼續研究“微積分學”、“光學”和“萬有引力定律”等。

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在這段時間裡,牛頓全部的心思都傾注到了他的學習與研究之中,将自己的未婚妻完全抛到了腦後。當牛頓從繁重的學業和研究中回過神來,打算去找自己的未婚妻時,卻發現自己的未婚妻已經嫁給了别人,這次婚變所帶來的心靈創傷是巨大的,讓他徹底喪失了對愛情的向往,終生未娶。

失去了愛情的牛頓非但沒有因此停下探索未知世界的腳步,反而在學術上取得了更大的成果。經過幾年的努力,牛頓創立了“經典力學理論體系”,正确地反映了“宏觀物體低速運動”的“宏觀運動規律”,實現了自然科學的第一次“理論大綜合”,這是人類認識大自然的一次重大飛躍。

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随後,牛頓依據布拉赫的天文觀察資料和開普勒的分析,在三大定律的基礎上,用數學方法導出了“萬有引力定律”。

時光如水,在漫漫的歲月長河中慢慢地流淌着,人類文明經過數千年的漫漫征程,來到了17世紀。人類文明雖然經過數千年發展,已經取得了巨大的成果,但是還有很多的棘手的問題極待解決。

越來越多的難題用原有的“幾何”和“代數”工具已經無能為力,比如:如何求出物體的“瞬時速度”與“加速度”?如何求行星的“曲線軌迹”的“切線”及“曲線軌迹”的“長度”、“矢徑掃過的面積”、“極大極小值”、“體積”、“重心”、“引力”等等,人類在此之前所掌握的“對數”、“解析幾何”、“無窮級數”等數學工具,都無法圓滿地解決這些問題。

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牛頓開始陷入了這些問題的思考和深入的研究,1671年,牛頓寫下了《流數術和無窮級數》,這就是後世所稱的“微積分”,他提出“變量”是由“點”、“線”、“面”的連續運動而産生的,他把“連續變量”叫作“流動量”,把這些“流動量”的“導數”叫作“流數”。“流數術”的中心問題是:已知“連續運動”的“路徑”,求“給定時刻”的“速度”(微分法);已知“運動的速度”求“給定時間”内經過的“路程”(積分法)。

有趣的是,牛頓與萊布尼茨幾乎同時創立了微積分學,分别得出了“導數”、“積分”的概念和“運算法則”,闡明了“求導數”和“求積分”是“互逆”的兩種運算,并為之創造了各自獨特的符号。

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不同的是,二者發明“微積分”的動機不同,萊布尼茨發明“微積分”的目的是為了解決“曲線”的“切線”問題,而牛頓發明“微積分”的目的則是為解決“運動”問題,兩種截然不同的問題解決殊路同歸。

牛頓有一句名言:“如果說我看得比别人更遠些,那是因為我站在巨人的肩膀上。”如果用這句話形容他在“微積分”上所獲得的偉大成果,顯得極為貼切。因為在牛頓之前,已經有無數的數學家已經對“微積分”所處理的“切線”、“求積”、“瞬時速度”和函數的“極大值”、“極小值”等問題已經有所研究,牛頓正是基于前人的工作,将零散的成果進行系統化,将起源于古希臘的“無窮小”問題進行統一論述,從而形成兩類“互逆”的算法——“微分”和“積分”。

“微積分”的出現,使得“現代數學”形成了“幾何”、“代數”和“分析”三足鼎立的局面,并進一步發展為“微分幾何”、“微分方程”、“變分法”等等。

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這些豐富的成果極大地促進了“理論物理學”的發展。例如瑞士伯努利曾向全世界的數學家征求“最速降落曲線”的答案,但是經過半年的等待,沒有人能解答出來。

“最速降落曲線”個問題原本是伽利略于1630年提出來的,當時伽利略自己認為答案應該是一條“直線”,但是後來人們發現他是錯誤的。1696年,瑞士數學家約翰.伯努利用傳統的方法和煩瑣的步驟解決這個問題,之後得意地向其他數學家發出了挑戰,當牛頓偶然聽說此事後,當天晚上就用他新發明的“微積分”方法輕松解了出來,令約翰.伯努利大感震驚。

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牛頓一生所做出的學術成果豐富而偉大,比如“三大運動定律”、“萬有引力”和“微積分”等,他将這些偉大的寫入了《自然哲學的數學原理》之中。

《自然哲學的數學原理》是人類掌握的第一個完整的“科學理論體系”,在物理學、數學、天文學和哲學等領域都産生了無可比拟的影響,将人類發展了數千年的文明在一夜之間推向了“科學革命”的頂點,為“工業革命”奠定了科學基礎,直接導緻了“英國工業革命”的成功,也點亮了人類輝煌的近代文明。

1727年,85歲高齡的偉大的艾薩克.牛頓逝世,埋葬在了威斯敏斯特教堂。雖然萊布尼茨與牛頓在學術上曾經有過非常激烈的交鋒,但他依然毫不吝啬對牛頓的贊美之詞:“從世界的開始直到牛頓生活的時代為止,對數學發展的貢獻絕大部分是牛頓做出的。”美國學者麥克·哈特指出:在牛頓誕生後的數百年裡,人們的生活方式發現了翻天覆地的變化,而這些變化大都是基于牛頓的理論和發現。”

然而,上帝雖然賜予了牛頓在科學上的輝煌成就,卻忘了賜予他美滿的愛情,這不得不說是一種深深的遺憾!


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