如果你以為我只是個數學家,那不過是因為你還不夠懂我

“聽他們說高數太難了,我想選擇一門不用學高數的專業,請問選什么好呢?”

“emmm,來數學系吧,這里不用學高數。”


恐怕對于大部分人而言,想把數學學好并不是一件容易的事,哪怕是數學專業的同學,投入了大量精力,想出一點成果都還是很有難度的。然而,這個世界就是讓你充滿驚喜(嚇),偏偏就有那么一些數學家,相當不“安分守己”,除了搞數學外,閑著沒事還要搞些其他的,這一搞還得搞出些大名堂來。筆者今天帶你們來個大揭秘吧!


足以獲諾貝爾經濟學獎的百科全才——牛頓

牛頓是英國著名的數學家和物理學家,人們大多知道牛頓的微積分成果和萬有引力定律、運動三定律等等,但是不一定知道牛頓在天文學、經濟學和哲學等領域也有很大的成就,


牛頓

在天文學方面,牛頓于1672年發明了現代天文學中無處不在的望遠鏡——牛頓式反射望遠鏡。這種望遠鏡避免了此前望遠鏡的局限性,使望遠鏡不再依靠巨大的透鏡來收集和聚焦光線,這絕對是一項重大的發明,現代大型天文望遠鏡都是采用牛頓式結構,包括哈勃太空望遠鏡。牛頓用質點間的萬有引力證明,密度呈球對稱的球體對外的引力都可以用同質量的質點放在中心的位置來代替。他還用萬有引力原理說明潮汐的各種現象,指出潮汐的大小不但同月球的位相有關,而且同太陽的方位有關,牛頓預言地球不是正球體,歲差就是由于太陽對赤道突出部分的攝動造成的。

除了在科學領域之外,牛頓還在經濟學領域取得重大建樹。自17世紀90年代開始往后的30年里,擔任英國皇家鑄幣廠廠長的牛頓啟動了一項龐大的計劃,以阻止偽造貨幣的行為,他重新設計了硬幣,規范了系統,并引入了金本位制。這樣的成就足夠使牛頓獲得一次諾貝爾經濟學獎


牛頓的哲學思想也是那個時代的一大特色,基本屬于自發的唯物主義,他承認時間、空間的客觀存在。如同歷史上一切偉大人物一樣,牛頓雖然對人類作出了巨大的貢獻,但他也不能不受時代的限制。例如,他把時間、空間看作是同運動著的物質相脫離的東西,提出了所謂絕對時間和絕對空間的概念;他對那些暫時無法解釋的自然現象歸結為上帝的安排,提出一切行星都是在某種外來的“第一推動力”作用下才開始運動的說法,

歐陸理性主義哲學的高峰——萊布尼茲

在數學上,萊布尼茲和牛頓先后獨立發現了微積分,而且他所使用的微積分的數學符號被更廣泛地使用,萊布尼茨所發明的符號被普遍認為更綜合,適用范圍更加廣泛,萊布尼茨還發明并完善了二進制,

除了是一位出眾的天才數學家之外,萊布尼茨亦是歐陸理性主義哲學的高峰,他繼承了西方哲學傳統的思想,認為世界,因其確定(換句話說,有關世界的知識是客觀普遍和必然的)之故,必然是由自足的物體所構成。所謂的自足,是不依他物存在和不依他物而被認知,萊布尼茨的前輩斯賓諾莎以為物體只有一個,就是神/自然。萊布尼茨對此不敢茍同,原因之一是斯氏的泛神觀和圣經的神學有明顯沖突,其次,是因為斯氏的理論沒有能夠解決由笛卡爾提出的二元論,令世界出現了斷層(他雖然強調世界唯一,但沒有說明這一個看來是二元對立的世界的統一是如何可能),


萊布尼茲

萊布尼茨以為物體是無限多的。跟隨亞里士多德的物體觀,他以為物體是一個命題的主語。在一個命題S是P中,S就是物體,因為物體是自足的,則它要包含所有可能的謂語,即是“…是P”,由此,我們可以推出,物體有四個特征:不可分割性、封閉性、統有性和道德性。

這一種世界的道德觀,可以被視為康德的先驅,分別在于萊布尼茨獨斷地提出了神為道德的完滿,把可能性說成了是在神的目光之下的實在,而沒有真正的將世界的可能性看作為可能性,

“我思故我在”的提出者——笛卡爾

笛卡爾最為世人熟知的是其作為數學家的成就。他于1637年發明了現代數學的基礎工具之一——坐標系,將幾何和代數相結合,創立了決議幾何學,同時,他也推匯出了笛卡爾定理等幾何學公式,值得一提的是,傳說著名的心形線方程也是由笛卡爾提出的。


笛卡爾

笛卡爾被廣泛認為是西方現代哲學的奠基人,他第一個創立了一套完整的哲學體系,哲學上,笛卡爾是一個二元論者以及理性主義者。笛卡爾認為,人類應該可以使用數學的方法——也就是理性——來進行哲學思考。他相信,理性比感官的感受更可靠,他從邏輯學、幾何學和代數學中發現了4條規則:

1、絕不承認任何事物為真,對于我完全不懷疑的事物才視為真理;

2、必須將每個問題分成若干個簡單的部分來處理;

3、思想必須從簡單到復雜;

4、我們應該時常進行徹底的檢查,確保沒有遺漏任何東西,

笛卡爾將這種方法不僅運用在哲學思考上,還運用于幾何學,并創立了決議幾何。

由此,笛卡爾第一步認為懷疑就是出發點,感官知覺的知識是可以被懷疑的,我們并不能信任我們的感官。所以他不會說“我看故我在”、“我聽故我在”。從這里他悟出一個道理:我們所不能懷疑的是“我們的懷疑”

笛卡爾強調思想是不可懷疑的這個出發點,對此后的歐洲哲學產生了重要的影響。“我思故我在”所產生的爭議在于所謂的上帝存在及動物一元論(黑猩猩、章魚、鸚鵡、海豚、大象等等都證實有智力),而懷疑的主要思想,確實對研究方面很有貢獻。

天文學家和機械制造師——祖沖之

提及祖沖之,我們能想到啥?首先肯定是他在劉徽開創的探索圓周率的精確方法的基礎上,首次將“圓周率”精算到小數點后第七位,即在3.1415926和3.1415927之間。他提出的“祖率”對數學的研究有重大貢獻。直到16世紀,阿拉伯數學家阿爾·卡西才打破了這一紀錄。如果我們再廣泛涉獵和深入調研,就可以發現祖沖之在天文和機械制造方面的成就也是不容小覷的,


祖沖之

天文學領域,祖沖之對木、水、火、金、土等五大行星在天空運行的軌道和運行一周所需的時間,進行了觀測和推算,給出了更精確的五星會合周期。中國古代科學家算出木星(古代稱為歲星)每十二年運轉一周。西漢劉歆作《三統歷》時,發現木星運轉一周不足十二年,祖沖之對此進行了重新測量,得出木星每84年超辰一次的結論,即定木星公轉周期為11.858年(今測為11.862年),并得出更多更精確的五星會合周期,木星398.903日(誤差0.019日),火星780.031日(誤差0.094日),土星378.070日(誤差0.022日),金星583.931日(誤差0.009日),水星115.880日(誤差0.002日),

機械制造方面,祖沖之設計制造過水碓磨、銅制機件傳動的指南車、千里船、定時器等,在中國古代,指南車的名稱由來已久,但其機制構造則未見流傳,祖沖之所制指南車的內部機件全是銅的,它的構造精巧,運轉靈活,無論怎樣轉彎,木人的手常常指向南方。祖沖之還在西晉杜預的基礎上進一步加以改進,把水碓和水磨結合起來,水碓磨的生產效率就更加提高了。祖沖之也設計制造過一種千里船,史載“又造千里船,于新亭江試之,日行百余里”,它可能是利用輪子激水前進的原理造成的,一天能行一百多里。


在世界數學史上,這樣的數學家還有很多,尤其是其中不少都是數學家兼哲學家的人物,或同時還會在天文、物理等領域有所成就,可以理解,哲學是一切學科的根本,它決定著一個人在學術上的道路能走多遠;而天文、物理等都要以數學為基礎,一定意義上可以看作是數學的應用實踐,而在實踐中又推動著對數學的理解。這對我們當今的科學研究是否有一定的啟示呢?

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