历史上微分、积分出现进程与教材顺序恰好相反。积分思想早在阿基米德时代就已萌芽,而微分的思想却直到17世纪才出现。当时数学家们讨论得最为热烈的问题就是运动问题、极值问题,特别是切线问题。
费马和笛卡尔就分别给出了如何求切线的方法,笛卡尔的方法叫圆法,费马的方法叫虚拟等式法。笛卡尔心里不爽,就给费马出了一道题。费马有点傻了眼,因为他那种方法应对这样的函数不太给力。这个函数其实是笛卡尔在研究花瓣和叶形特征时所列出的方程式,我们称之为笛卡尔叶形线。数学家还为它取了一个诗意的名字– 茉莉花瓣曲线。
还好,世间另有高人。这位高人不是一般的高,他是牛顿的老师。牛顿的老师巴罗,是剑桥大学第一任卢卡斯数学教授。这个人不但脑子厉害,个性也很特别。巴罗给出了更一般、更有利的做切线的方法,应对了笛卡尔的挑战。巴罗的方法中,非常值得注意的方面就在于他用到的这个三角形MNR,这个三角形在微积分中非常著名,人们称之为“特征三角形”,或“微分三角形”。顺便提一句,帕斯卡也曾经用过这个三角形。
1669年,年仅39岁的巴罗主动推荐26岁的牛顿接替他作为卢卡斯数学教授,他认为牛顿比自己更适合这个教职。他自己伺候就转向了神学研究,担任皇家牧师去了。“巴罗让贤”一时传为佳话。不过,牛顿也没有让老师失望,作出了很多伟大的贡献。牛顿的数学成就相当多,创立微积分是其中最伟大的,没有之一。
这里牵涉到了无穷小的概念。在微积分创立之初,无论是牛顿,还是莱布尼茨,他们的工作都还不完善,引来了很多人的批评。要论谁抨击微积分最有力,那肯定是爱尔兰主教贝克莱了。1734年,贝克莱出版了一本针对微积分基础的小册子,全书只有104页,却对微积分从基本概念、基本方法和全部内容提出了全面的批评。贝克莱抨击微积分时,微积分理论在实践与数学中已经取得了较大的成功,大部分数学家已经表达过他们对微积分理论的信赖,他们相信,建立在无穷小之上的微积分理论是正确的。因此贝克莱所阐述的问题被认为是悖论。但是,由于这一悖论的提出有效地揭示出了微积分基础中包含的逻辑矛盾,因而在当时的数学界引起了一定的混乱,一场新的风波由此掀起,导致了数学史上的第二次危机。
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