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提到'無窮小',想必很多人對它的印象還停留在中學時老師教授的概念:以數0為極限的變量,無限接近于0。 或許很多人會心存疑問:這樣一個大家再平常不過的概念,又有什么值得特別言說之處呢?事實上,只要稍加了解數學歷史,尤其是微積分發(fā)展歷史,就能知道這個小小概念對于整個近代數學的發(fā)展,甚至現代科技的發(fā)展有著至關重要的作用。 無窮小是分析學中的重要概念,在十七、十八世紀微積分誕生初期,數學家們對無窮小的觀點各持己見:無窮小究竟是不是零?無窮小及其分析是否合理?由此而引起了數學界甚至哲學界長達一個半世紀的爭論,造成了第二次數學危機。 微積分的創(chuàng)始人牛頓與萊布尼茨(圖片來源于網絡) 實際上,早在微積分發(fā)明之前,無窮小就已經在歐洲學術界掀起'血雨腥風',擁有迥然不同的宗教和政治背景的歐洲思想家和學者們,都曾經不知疲倦地圍繞'無窮小'這一概念爭論不休,甚至做激烈斗爭。這場斗爭的知名度雖然遠不如后來牛頓與萊布尼茨就'微積分之父'的名號之爭,但論激烈程度,完全不亞于后者。 '無窮小'的思想實際上最初是在哲學范圍內提出的。 公元前6世紀,畢達哥拉斯及其追隨者聲稱'萬物皆數',意思是說,世界上的所有事物都可以用整數或者整數的比值來進行描述。公元前5世紀,阿布德拉的德謨克利特用無窮小計算了圓錐體和圓柱體的體積。接著,埃利亞的芝諾提出了若干悖論,說明無窮小會導致邏輯上的矛盾。 芝諾最著名的悖論之一是'阿喀琉斯追烏龜'。阿喀琉斯是古希臘神話中善跑的英雄,在他和烏龜的競賽中,他的速度為烏龜的10倍,烏龜在他前面100米開始跑,他在后面追,但他不可能追上烏龜——因為在競賽中,追者首先必須到達被追者的出發(fā)點,當阿喀琉斯追到100米時,烏龜已經又向前爬了10米,于是,一個新的起點產生了;阿喀琉斯必須繼續(xù)追,而當他追到烏龜爬的這10米時,烏龜又已經向前爬了1米,阿喀琉斯只能再追向那個1米。就這樣,烏龜會制造出無窮個起點,它總能在起點與自己之間制造出一個距離,不管這個距離有多小,但只要烏龜不停地奮力向前爬,阿喀琉斯就永遠也追不上烏龜。然而,我們憑經驗可以得知,阿喀琉斯會追上烏龜,從而導致了一個悖論。 |
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