更新時間:2022-04-19 21:17:52作者:佚名
推薦一本比較冷門的書《無窮小》,本書將無窮小概念的斗爭與當時歐洲的思想、宗教、政治斗爭融為一體,極為精彩。本文原發于專欄:馬同學高等數學。看得人不多,就在這里重新發一下。
牛頓大神在數學、物理演算中,經常會用到“流數”(),也就是現在稱之為的無窮小。比如,下面是牛頓計算
導數的過程,其中的
和
都是“流數”:
喬治·貝克萊( ,1685-1753),也稱為貝克萊主教,對這種做法進行了激烈的批評,說“流數”在運算中突然消失(指上面“忽略
”這一步),就好像一個鬼魂:
這確實是蠻嚴重的、又切中要害的批評,在嚴肅的數學運算中,怎么能憑空讓某個量消失呢?所以在微積分發展歷史中,貝克萊主教的評論在很長的時間都是籠罩在上空的烏云,直到后來魏爾施特拉斯嚴格定義了什么是無窮小之后才消散。
關于貝克萊主教的疑問,我們已經另文解釋過了,本文想討論的是另外一個問題,為什么喬治·貝克萊,圣公會的主教,著名的英裔愛爾蘭哲學家,在數學上的業務能力這么強?又為什么會對牛頓提出質疑?阿米爾·亞歷山大在《無窮小》一書中回答了這個問題,簡單來說就是,歐洲中世紀,宗教爭斗無處不在,數學也是重要的必爭之地。就是下面這本:
下面,我們來進行更詳細的解釋(文中涉及到很多歷史,紕漏之處,望大家指正)。
1 改變世界面貌的一次宗教裁定
1632年,5位身穿黑袍的教士,聚集在位于臺伯河左岸的羅馬宮殿里數學書,他們代表天主教會正在對意大利著名的數學家、物理學家、天文學家伽利略·伽利萊( ,1564-1642)的某項研究進行裁決。這個研究是,討論線段可不可以看作由無窮多個、長度為無窮小的點構成(具體的討論請參看這里):
最后他們作出決定,不贊成該項研究,禁止在教會內傳播(下圖是油畫《伽利略在宗教裁判所》):
這次裁決并非是孤立的事件,更多關于無窮小的裁決紛至沓來。最終,在整個天主教世界,尤其是大本營意大利,各種關于無窮小的學說,都被禁止研究、討論,更不能向他們的年輕人傳授(當時,天主教舉辦了很多學校,這些學校往往都是名校,所以在教育界的影響力也是很大的)。
作為希臘遺產繼承者之一,意大利一直保持著杰出的數學傳統,最終在黑暗中孕育出了文藝復興運動,成為了人類文明的轉折點,并且在這之后的一段時間,它的藝術和科學激勵了整個歐洲(下圖是油畫《雅典學院》,象征著文藝復興全盛期的精神):
但是,天主教會對無窮小的否定,事實上完全停止了高等數學在意大利的發展。而更寬松的英國、法國繼續在討論、研究無窮小,其中重要的結果是,牛頓發明了微積分,并與萬有引力一起在數學上描述了整個“世界體系”。可以說沒有微積分,就沒有現代社會。