個人資料
正文

數學家的故事 (九)

(2020-10-07 05:46:39) 下一個
15 Gottfried Wilhelm Leibniz(1646—1716)

1644年在中國是個非凡的年份。那年夏天,大明王朝的末代皇帝親自把腦袋掛在了在煤山的歪脖樹上。

比它早兩年,偉大的Newton誕生了。比它晚兩年,偉大的Leibniz誕生了。再過兩年,歐洲的三十年戰爭結束了。那場偉大的Descartes在1618年曾盲目參與的戰爭。

Leibniz的全名是Gottfried Wilhelm Leibniz,1646年7月1日在德國的Leipzig降生。他爸是Leipzig大學的哲學教授,家裏有很多藏書。六歲時就閱讀了大量書籍,到了十四歲時,幾乎所有古典領域的經典都有涉獵。和Newton相比,他的日子真的是歲月靜好。

十五歲的時候,Leibniz進了Leipzig大學,學習法律。那對他來說不過是小菜一碟,他還有大把的時間閱讀哲學書籍。就在那時候,他接觸到了Kepler,Galieo和Descartes等人的自然哲學。了解到學習這種新型的哲學,必須弄懂數學,1663年的夏天,他在Jena大學旁聽了Erhard Weigel一係列的數學演講。Weigel在當地小有名氣,但遠談不上是數學家。然後他又回到Leipzig,專心致誌學習法律。

他17歲時就已獲得法學學士學位。 1666年,在他20歲那年,他已經完全夠格法學博士。學校老師出於妒忌,居然以他年齡太小為由拒絕了他的學位申請。因為他的法學知識,已遠遠超越了那些老師。

Leibniz很生氣,後果卻不嚴重,因為那時不興維權,Leibniz不能拿起法律的武器捍衛自己的利益,隻好離開了Leipzig。他來到了Nuremberg,進了Altdorf大學。1666年11月5日,僅憑一篇出色的論文,就獲得了博士學位。學校還懇請他接受該校法學係教授一職。

Leibniz婉拒了教職,說是另有它謀。他在Elector of Mainz做了一名律師,並且很快顯露了才華,升職做了外交官。

1672年他到了巴黎。他溫文儒雅,儀態大方,充滿智慧。他雖然喜愛數學,當時的數學知識卻相當有限。就在此時他遇見了Christiaan Huygens(1629—1695)。Huygens是荷蘭人,以他的物理成就聞名於世,其實也是出色的數學家。他向Huygens請教數學,成了Huygens的學生。四年之後,當Leibniz離開巴黎的時候,已是一位成熟的數學家,並且具有微積分的基本想法了。在巴黎的這段時光,可以說是他最開心的日子。

1673年,Leibniz因外交使命第一次訪問London,期間他見到了Henry Oldenberg,當時英國皇家學會的秘書。就在那一年四月Leibniz當選為皇家學會的會員。1676年,同樣由於外交使命,Leibniz再次訪問London,這次他帶去了自己製造的計算機器。他的機器能做加減乘除以及方程的根等運算。機器在1672年就已有雛形,兩年之後才有真正運行的機器。

正當Leibniz第一次訪問London的時候,他的雇主死了,那時他正在為自己的主人談判呢。然後他得到Elector of Hanover雇用,成了Brunswick-Luneberg公爵的高級顧問。Leibniz接受了這個職位,但有一個額外要求,希望繼續呆在巴黎。到了1676年,他不得不離開巴黎,回到德國了。接下來的四十年,開心的日子就不多了。因為他的雇主,要他負責編纂自家的家譜,那是一個多麽無趣而又繁瑣的事務啊!Leibniz臨終的時候,據說才編寫到公元1005年,天知道這位公爵七拐八彎的祖先們始自何時?

1684年,Leibniz在Acta Eruditorum雜誌上發表了一篇文章,第一次闡述了微分方法。它的英文標題有點長,就不轉述了。兩年後在同一雜誌他又發表了關於積分的文章。

Leibniz的文章發表以後,在歐洲大陸有了反響,尤其是引起了瑞士數學家Bernoulli兄弟的注意。他們意識到微積分的重要性,全身心投入它的進一步研究。Newton在1687年版的《原理》一書中也提到Leibniz的方法。

Bernoulli家族在數學史上是一個重要的家族,Bernoulli兄弟更是一對有趣的兄弟,我們以後會專門聊聊他們的故事。兄弟倆是Jakob Bernoulli (1654—1705)和Johann Bernoulli (1667—1748),瑞士人。他們的名字有時也寫成James和John,或者Jacques和Jean。

Leibniz的文章發表後,Jakob和Johann不僅弄懂了新型的微積分方法,還用它解決不少實際問題,並把方法傳授給其他人。他們同Leibniz接觸,有意無意地成了Leibniz微積分的捍衛者。

1696年6月,Johann對當時世界上著名數學家提出一個具有挑戰性的數學問題:給定不在同一水平線上和同一垂直線上的兩點,沿著怎樣的曲線一個物體僅靠自身引力能最快從高點滑向低點?他同時向Leibniz,Wallis和Newton等人送了信函。Newton僅花一天時間就解決了這個問題,把解答以匿名方式寄給了皇家學會。當Johann最終看到解答時,一眼就猜出作者是誰。他說:一看見爪子就知道是哪個獅子。

答案是最速下降線,一種形式的輪轉線,隻有通過微積分才能真正理解。然後Leibniz做了一件傻事:1699年他在Acta Eruditorum上發表了一篇文章,回顧了不同人的各種解法,最後總結說,雖然解法不全相同,都借用了他的微積分方法。他還指出幾個給出正確答案的作者,其中包括Newton。

什麽?堂堂Newton,用的是Leibniz的方法?沒有這麽欺負人的,Newton的那些朋友可就不幹了。

其中一位叫Nicolas Fatio Duillier,是瑞士數學家,曾和Huygens共過事,當時已居住在英國,1687年後就是皇家學會會員,是Newton的好友。他公開發難,說Newton才是微積分的真正發明人,Leibniz不過是改頭換麵借用了Newton的方法。他用了比較委婉的借用二字,沒有直接說是剽竊。

一石激起千層浪,接下來的日子就不太平了。

當時Newton在英國的聲望如日中天,Leibniz在歐洲大陸也一樣旭日東升。比如1699年,法國科學院有8個外籍院士,Newton位列第七。

第一位誰呀?Leibniz!

數學史上最為慘烈的一場名譽保衛戰,正在慢慢拉開序幕……

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (3)
評論
jw2009 回複 悄悄話 牛頓個性怕批評,他什麽都不願發表。。而且微積分的關鍵理論基礎在當時一定會有很大爭議,即極限的概念,怎麽可以將兩個完全不同的量的變化放在一起,討論它們之比呢?牛頓自己在他1687年的《原理》中討論了這個問題。。
jw2009 回複 悄悄話 微分積應該是牛頓先發明的,牛頓自己說1665年他知道了微分,1666年得到的積分。。
牛頓是個不喜歡交際的人而萊布尼茨卻非常喜歡交際,萊布尼茨從牛頓私人圈子得到微積分的想法是有可能的,而且萊布尼茨以後在手稿日期上作假更是被牛頓的粉絲追著不放。。
泥中隱士 回複 悄悄話 等著看你繼續寫。Leibniz發表了(fg)’=fg’+gf’公式和Newton-Leibniz定理,還創建微分積分的符號。他對鏈式法則chain rule,無窮極數也有貢獻。牛頓有關的工作有瞬時速度瞬時加速度,運動三定律,萬有引力定律,證明Kepler行星三定律,二次多項式公式,求根近似方法。他沒有發表Newton-Leibniz定理但說他早就知道這個結果。因為Kepler第二行星定律與這個定理有很近的關係,牛頓應該不是在說胡話。兩個人都是大牛人。
登錄後才可評論.