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数学家的故事 (九)

(2020-10-07 05:46:39) 下一个
15 Gottfried Wilhelm Leibniz(1646—1716)

1644年在中国是个非凡的年份。那年夏天,大明王朝的末代皇帝亲自把脑袋挂在了在煤山的歪脖树上。

比它早两年,伟大的Newton诞生了。比它晚两年,伟大的Leibniz诞生了。再过两年,欧洲的三十年战争结束了。那场伟大的Descartes在1618年曾盲目参与的战争。

Leibniz的全名是Gottfried Wilhelm Leibniz,1646年7月1日在德国的Leipzig降生。他爸是Leipzig大学的哲学教授,家里有很多藏书。六岁时就阅读了大量书籍,到了十四岁时,几乎所有古典领域的经典都有涉猎。和Newton相比,他的日子真的是岁月静好。

十五岁的时候,Leibniz进了Leipzig大学,学习法律。那对他来说不过是小菜一碟,他还有大把的时间阅读哲学书籍。就在那时候,他接触到了Kepler,Galieo和Descartes等人的自然哲学。了解到学习这种新型的哲学,必须弄懂数学,1663年的夏天,他在Jena大学旁听了Erhard Weigel一系列的数学演讲。Weigel在当地小有名气,但远谈不上是数学家。然后他又回到Leipzig,专心致志学习法律。

他17岁时就已获得法学学士学位。 1666年,在他20岁那年,他已经完全够格法学博士。学校老师出于妒忌,居然以他年龄太小为由拒绝了他的学位申请。因为他的法学知识,已远远超越了那些老师。

Leibniz很生气,后果却不严重,因为那时不兴维权,Leibniz不能拿起法律的武器捍卫自己的利益,只好离开了Leipzig。他来到了Nuremberg,进了Altdorf大学。1666年11月5日,仅凭一篇出色的论文,就获得了博士学位。学校还恳请他接受该校法学系教授一职。

Leibniz婉拒了教职,说是另有它谋。他在Elector of Mainz做了一名律师,并且很快显露了才华,升职做了外交官。

1672年他到了巴黎。他温文儒雅,仪态大方,充满智慧。他虽然喜爱数学,当时的数学知识却相当有限。就在此时他遇见了Christiaan Huygens(1629—1695)。Huygens是荷兰人,以他的物理成就闻名于世,其实也是出色的数学家。他向Huygens请教数学,成了Huygens的学生。四年之后,当Leibniz离开巴黎的时候,已是一位成熟的数学家,并且具有微积分的基本想法了。在巴黎的这段时光,可以说是他最开心的日子。

1673年,Leibniz因外交使命第一次访问London,期间他见到了Henry Oldenberg,当时英国皇家学会的秘书。就在那一年四月Leibniz当选为皇家学会的会员。1676年,同样由于外交使命,Leibniz再次访问London,这次他带去了自己制造的计算机器。他的机器能做加减乘除以及方程的根等运算。机器在1672年就已有雏形,两年之后才有真正运行的机器。

正当Leibniz第一次访问London的时候,他的雇主死了,那时他正在为自己的主人谈判呢。然后他得到Elector of Hanover雇用,成了Brunswick-Luneberg公爵的高级顾问。Leibniz接受了这个职位,但有一个额外要求,希望继续呆在巴黎。到了1676年,他不得不离开巴黎,回到德国了。接下来的四十年,开心的日子就不多了。因为他的雇主,要他负责编纂自家的家谱,那是一个多么无趣而又繁琐的事务啊!Leibniz临终的时候,据说才编写到公元1005年,天知道这位公爵七拐八弯的祖先们始自何时?

1684年,Leibniz在Acta Eruditorum杂志上发表了一篇文章,第一次阐述了微分方法。它的英文标题有点长,就不转述了。两年后在同一杂志他又发表了关于积分的文章。

Leibniz的文章发表以后,在欧洲大陆有了反响,尤其是引起了瑞士数学家Bernoulli兄弟的注意。他们意识到微积分的重要性,全身心投入它的进一步研究。Newton在1687年版的《原理》一书中也提到Leibniz的方法。

Bernoulli家族在数学史上是一个重要的家族,Bernoulli兄弟更是一对有趣的兄弟,我们以后会专门聊聊他们的故事。兄弟俩是Jakob Bernoulli (1654—1705)和Johann Bernoulli (1667—1748),瑞士人。他们的名字有时也写成James和John,或者Jacques和Jean。

Leibniz的文章发表后,Jakob和Johann不仅弄懂了新型的微积分方法,还用它解决不少实际问题,并把方法传授给其他人。他们同Leibniz接触,有意无意地成了Leibniz微积分的捍卫者。

1696年6月,Johann对当时世界上著名数学家提出一个具有挑战性的数学问题:给定不在同一水平线上和同一垂直线上的两点,沿着怎样的曲线一个物体仅靠自身引力能最快从高点滑向低点?他同时向Leibniz,Wallis和Newton等人送了信函。Newton仅花一天时间就解决了这个问题,把解答以匿名方式寄给了皇家学会。当Johann最终看到解答时,一眼就猜出作者是谁。他说:一看见爪子就知道是哪个狮子。

答案是最速下降线,一种形式的轮转线,只有通过微积分才能真正理解。然后Leibniz做了一件傻事:1699年他在Acta Eruditorum上发表了一篇文章,回顾了不同人的各种解法,最后总结说,虽然解法不全相同,都借用了他的微积分方法。他还指出几个给出正确答案的作者,其中包括Newton。

什么?堂堂Newton,用的是Leibniz的方法?没有这么欺负人的,Newton的那些朋友可就不干了。

其中一位叫Nicolas Fatio Duillier,是瑞士数学家,曾和Huygens共过事,当时已居住在英国,1687年后就是皇家学会会员,是Newton的好友。他公开发难,说Newton才是微积分的真正发明人,Leibniz不过是改头换面借用了Newton的方法。他用了比较委婉的借用二字,没有直接说是剽窃。

一石激起千层浪,接下来的日子就不太平了。

当时Newton在英国的声望如日中天,Leibniz在欧洲大陆也一样旭日东升。比如1699年,法国科学院有8个外籍院士,Newton位列第七。

第一位谁呀?Leibniz!

数学史上最为惨烈的一场名誉保卫战,正在慢慢拉开序幕……

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评论
jw2009 回复 悄悄话 牛顿个性怕批评,他什么都不愿发表。。而且微积分的关键理论基础在当时一定会有很大争议,即极限的概念,怎么可以将两个完全不同的量的变化放在一起,讨论它们之比呢?牛顿自己在他1687年的《原理》中讨论了这个问题。。
jw2009 回复 悄悄话 微分积应该是牛顿先发明的,牛顿自己说1665年他知道了微分,1666年得到的积分。。
牛顿是个不喜欢交际的人而莱布尼茨却非常喜欢交际,莱布尼茨从牛顿私人圈子得到微积分的想法是有可能的,而且莱布尼茨以后在手稿日期上作假更是被牛顿的粉丝追着不放。。
泥中隐士 回复 悄悄话 等着看你继续写。Leibniz发表了(fg)’=fg’+gf’公式和Newton-Leibniz定理,还创建微分积分的符号。他对链式法则chain rule,无穷极数也有贡献。牛顿有关的工作有瞬时速度瞬时加速度,运动三定律,万有引力定律,证明Kepler行星三定律,二次多项式公式,求根近似方法。他没有发表Newton-Leibniz定理但说他早就知道这个结果。因为Kepler第二行星定律与这个定理有很近的关系,牛顿应该不是在说胡话。两个人都是大牛人。
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