設計微積分的初衷是什麼呢?

時間 2021-06-01 01:47:34

1樓:程式碼之詩

初衷……這是個麻煩的問題。歷史很清楚,但「初衷」是問動機,這個只能猜。

早在古希臘-時代,阿基公尺德就已經熟練的使用窮竭法來計算各種幾何形狀(包括被任意直線切割的雙曲線、拋物線)的面積,並且以此推算 π 的值。注意到他的方法在數理邏輯上已經無懈可擊,甚至遠比後來「牛B頓」和「來把你呲」更具堅實的理論基礎,我們就會意識到,阿基公尺德離近代意義上的極限只有一步之遙——而極限正是後來微積分的基礎。

再者,考慮到代數與分析在微積分已經發明的時代還沒有「合法地位」(意指它們沒有象幾何那樣堅實的公理—演繹體系),純屬「在野黨」,我們「幾乎」可以認為:積分是為了求面積和體積而生。而微分則是積分的逆運算。

然而,這個推測大概只對萊布尼茲有點用,對牛頓來說,是不全對的。

在《原理》中,牛頓已經清楚的表述了加速度與力的關係。而對於非勻速直線運動,一般的計算運動距離是非常困難的——至少傳統的幾何、代數都做不到。從這個角度來說,微積分的初衷是解決現實的物理問題。

數學為物理服務,這在今天幾乎是常識,但在伽利略之前,並不是這樣理所當然。亞里斯多德就認為自然是按幾何(再提醒一次,微積分之前的數學幾乎就等於幾何學)設計的,所以人們只需要嚴密的邏輯推理找出幾何真理就夠了,物理純屬多餘。

當然,在天文學領域仍然是幾何驅動的——行星運動時間與行星到太陽的連線掃過的面積成正比,這當然需要微積分來進行確切的運算。

不管怎樣,一方面是歐幾里德幾何難以為繼,一方面是伽利略重新定義物理之後亟需新的數學工具,微積分就被搞出來了——以一種簡單粗暴極不嚴謹的姿態。

對了,補乙個段子,扣下題:

傳說有一年,牛津大學陷入財政危機,連牛頓的工資都要拖欠了。牛教授上訪被K之後……牛津的學生得到通知:新增必修課《微積分》一門,考試不及格需補考至通過為止,每次補考交10英磅補考費……

幾乎同時,漢諾瓦大學也發生了財政危機,這大學有個教授叫萊布尼茲……

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