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数学家的故事 (三)

(2020-09-01 11:42:56) 下一个
7 Archimedes
 
“只要给我一个支点,我就能举起整个地球。”谁能说出这么惊世骇俗的话呢?他就是Archimedes(公元前287年—公元前212年)。
 
大约在公元前287年,Archimedes在Syracuse 出生了。他的父亲Pheidias是有名的天文学家和数学家。当时Syracuse 的国王是Hiero 二世。据说Archimedes和王室有点沾亲带故,属于有钱有闲的上层社会。他在Alexandria 受过教育,他的老师中如果没有Euclid本人,至少会有他的的学生。
 
关于Archimedes,有个大家耳熟能详的故事。说是有一天他在浴盆里洗澡,受到启发,发现了浮力定律,一下次想到了如何解决国王给他的难题。
 
原来国王找铁匠为他打一顶金子做的王冠,王冠打好了,国王又担心铁匠会不会把里面的金子以次冲好,以银代金呢?既舍不得将王冠砸开一瞧究竟,又想解开心里的疙瘩,就把心思告诉了Archimedes。这难题Archimedes已想过一些日子了,正为此茶饭不香呢。
 
这下Archimedes可开心了,忘了穿衣服,光着身子冲上大街,欣喜若狂大声呼喊:“Eureka,eureka”。那是希腊语,意思是“我找到啦,我找到啦!”。找到什么啦?找到了解决问题的方法。别人不知道哇,看到老大的一个人赤身裸体,还以为他疯了呢。
 
古希腊有三大数学难题,分别是化圆为方,三等分角和给立方体体积加倍。
 
三等分角指的是平面上任给一角,只允许用圆规和直尺把角三等分。Archimedes给出了一个解法,为此他提出一个特别的曲线。他的解法没问题,只可惜仅靠圆规和直尺实现不了。三大难题后人证明了在古希腊人限定的条件下都无解。
 
Archimedes是古希腊最伟大的数学家,甚至是数学有史以来最伟大的数学家。有人说,要是列出数学史上三位最伟大的数学家,非得有他不可。另外两位分别是牛顿(1642—1727)和高斯(1777—1855)。牛顿是微积分的创立者,Archimedes其实已经拥有微积分的思想,只是他太超前于他的时代了,微积分的发明,只好留给比他年轻近两千岁的牛顿了。
 
Archimedes的同时代人没有人可以和他比肩。牛顿和高斯则不同:莱布尼茲(1646—1716)和牛顿是同时代人,独立发明了微积分,而高斯的同时代人柯西(1789—1857)也是数学巨匠。从这个意义上说Archimedes是数学史上最伟大的数学家也不为过。
 
Archimedes计算出球的面积是其大圆面积的四倍,所用的方法根据Eudoxus的 "Method of Exhaustion", 也就是穷竭法。
 
Archimedes成果太多啦,他自己最满意的结果是关于球体的体积。他证明了,如果把球嵌入等高的圆柱体内,则球的体积是圆柱体积的2/3。他特别钟爱这一结果,要求将它刻在自己的墓碑上。
 
Archimedes不光是伟大的数学家,他还是伟大的物理学家,伟大的发明家。他发明的水车,两千多年后还在埃及使用。
 
第二次Punic战争在公元前218年春爆发,一直延续到公元前201年。这是罗马与Carthage之间的战争。公元前216年Syracuse与Carthage结盟,站在了罗马的对立面。于是罗马人在公元前213年展开了对Syracuse 的攻击。由于有了Archimedes 发明的武器,罗马人一直久攻不下。
 
终于在公元前212年的某一天,趁着城里居民欢庆节日,放松了戒备,罗马人出奇不意攻进了城。
 
当罗马士兵通知大家去开欢迎会的时候,Archimedes 正在沙地上聚精会神想他的问题。眼看有人要踩坏他的图形,Archimedes急了,大叫起来:“别踩坏我的圆!”
 
罗马士兵一剑刺去,一代巨人Archimedes 倒下了。
 
那一年Archimedes 七十五岁。
 
 
8 Apollonius
 
公元前300年—公元前200年这一期间,被认为是古希腊数学的黄金时期,也称之为Alexandria 时期,主要原因是这期间活跃着三位著名的学者,就是Euclid,Archimedes 和今天的主角Apollonius。那时的数学家如果不兼任一个其它什么家简直就太寒酸,Apollonius就同时也是著名的天文学家。Apollonius自视甚高,觉得和Archimedes 不差上下。
 
Apollonius出生在Pamphilia的Perga。他在Alexandria 受过教育,并在博物馆教过书。Apollonius是个多产的几何学家,写过很多专著,不过流传下来的只有一本,叫做Conics,就是圆锥曲线。圆锥曲线是圆锥由平面切割而成的曲线,具体包括:圆,椭圆,抛物线和双曲线。他的结果是如此完美,以至后人几乎无法做任何改进。
 
他也计算过pi 的近似值,比Archimedes 的更进一步,大约是3.1416。
 
据估计Apollonius生于公元前262年,卒于公元前190年。数学家们精于各种计算,而其生卒年月只能依靠估计,大概也算是古代版的“出来混总是要还的”吧?
 
随着Apollonius的去世,古希腊数学的黄金时代结束了。
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评论
思想的远行 回复 悄悄话 收入 https://t.me/joinchat/QyjfFBtV7sRD9JKnsu4wgA, 谢谢

discuss math and physics
无法弄 回复 悄悄话 这么多数学家的故事,谢谢分享。数学家的脑袋一定跟普通人不一样,他们是上帝派给人间的引路人,带我们前仆后继走向未来
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