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數學家的故事 (三)

(2020-09-01 11:42:56) 下一個
7 Archimedes
 
“隻要給我一個支點,我就能舉起整個地球。”誰能說出這麽驚世駭俗的話呢?他就是Archimedes(公元前287年—公元前212年)。
 
大約在公元前287年,Archimedes在Syracuse 出生了。他的父親Pheidias是有名的天文學家和數學家。當時Syracuse 的國王是Hiero 二世。據說Archimedes和王室有點沾親帶故,屬於有錢有閑的上層社會。他在Alexandria 受過教育,他的老師中如果沒有Euclid本人,至少會有他的的學生。
 
關於Archimedes,有個大家耳熟能詳的故事。說是有一天他在浴盆裏洗澡,受到啟發,發現了浮力定律,一下次想到了如何解決國王給他的難題。
 
原來國王找鐵匠為他打一頂金子做的王冠,王冠打好了,國王又擔心鐵匠會不會把裏麵的金子以次衝好,以銀代金呢?既舍不得將王冠砸開一瞧究竟,又想解開心裏的疙瘩,就把心思告訴了Archimedes。這難題Archimedes已想過一些日子了,正為此茶飯不香呢。
 
這下Archimedes可開心了,忘了穿衣服,光著身子衝上大街,欣喜若狂大聲呼喊:“Eureka,eureka”。那是希臘語,意思是“我找到啦,我找到啦!”。找到什麽啦?找到了解決問題的方法。別人不知道哇,看到老大的一個人赤身裸體,還以為他瘋了呢。
 
古希臘有三大數學難題,分別是化圓為方,三等分角和給立方體體積加倍。
 
三等分角指的是平麵上任給一角,隻允許用圓規和直尺把角三等分。Archimedes給出了一個解法,為此他提出一個特別的曲線。他的解法沒問題,隻可惜僅靠圓規和直尺實現不了。三大難題後人證明了在古希臘人限定的條件下都無解。
 
Archimedes是古希臘最偉大的數學家,甚至是數學有史以來最偉大的數學家。有人說,要是列出數學史上三位最偉大的數學家,非得有他不可。另外兩位分別是牛頓(1642—1727)和高斯(1777—1855)。牛頓是微積分的創立者,Archimedes其實已經擁有微積分的思想,隻是他太超前於他的時代了,微積分的發明,隻好留給比他年輕近兩千歲的牛頓了。
 
Archimedes的同時代人沒有人可以和他比肩。牛頓和高斯則不同:萊布尼茲(1646—1716)和牛頓是同時代人,獨立發明了微積分,而高斯的同時代人柯西(1789—1857)也是數學巨匠。從這個意義上說Archimedes是數學史上最偉大的數學家也不為過。
 
Archimedes計算出球的麵積是其大圓麵積的四倍,所用的方法根據Eudoxus的 "Method of Exhaustion", 也就是窮竭法。
 
Archimedes成果太多啦,他自己最滿意的結果是關於球體的體積。他證明了,如果把球嵌入等高的圓柱體內,則球的體積是圓柱體積的2/3。他特別鍾愛這一結果,要求將它刻在自己的墓碑上。
 
Archimedes不光是偉大的數學家,他還是偉大的物理學家,偉大的發明家。他發明的水車,兩千多年後還在埃及使用。
 
第二次Punic戰爭在公元前218年春爆發,一直延續到公元前201年。這是羅馬與Carthage之間的戰爭。公元前216年Syracuse與Carthage結盟,站在了羅馬的對立麵。於是羅馬人在公元前213年展開了對Syracuse 的攻擊。由於有了Archimedes 發明的武器,羅馬人一直久攻不下。
 
終於在公元前212年的某一天,趁著城裏居民歡慶節日,放鬆了戒備,羅馬人出奇不意攻進了城。
 
當羅馬士兵通知大家去開歡迎會的時候,Archimedes 正在沙地上聚精會神想他的問題。眼看有人要踩壞他的圖形,Archimedes急了,大叫起來:“別踩壞我的圓!”
 
羅馬士兵一劍刺去,一代巨人Archimedes 倒下了。
 
那一年Archimedes 七十五歲。
 
 
8 Apollonius
 
公元前300年—公元前200年這一期間,被認為是古希臘數學的黃金時期,也稱之為Alexandria 時期,主要原因是這期間活躍著三位著名的學者,就是Euclid,Archimedes 和今天的主角Apollonius。那時的數學家如果不兼任一個其它什麽家簡直就太寒酸,Apollonius就同時也是著名的天文學家。Apollonius自視甚高,覺得和Archimedes 不差上下。
 
Apollonius出生在Pamphilia的Perga。他在Alexandria 受過教育,並在博物館教過書。Apollonius是個多產的幾何學家,寫過很多專著,不過流傳下來的隻有一本,叫做Conics,就是圓錐曲線。圓錐曲線是圓錐由平麵切割而成的曲線,具體包括:圓,橢圓,拋物線和雙曲線。他的結果是如此完美,以至後人幾乎無法做任何改進。
 
他也計算過pi 的近似值,比Archimedes 的更進一步,大約是3.1416。
 
據估計Apollonius生於公元前262年,卒於公元前190年。數學家們精於各種計算,而其生卒年月隻能依靠估計,大概也算是古代版的“出來混總是要還的”吧?
 
隨著Apollonius的去世,古希臘數學的黃金時代結束了。
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評論
思想的遠行 回複 悄悄話 收入 https://t.me/joinchat/QyjfFBtV7sRD9JKnsu4wgA, 謝謝

discuss math and physics
無法弄 回複 悄悄話 這麽多數學家的故事,謝謝分享。數學家的腦袋一定跟普通人不一樣,他們是上帝派給人間的引路人,帶我們前仆後繼走向未來
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