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                              牛顿与莱布尼茨微积分发明权之争

                                文章来源于网络瀚海略作编辑

有人的地方就有江湖,有江湖的地方就必定有争斗。

在几千年人类漫漫科学史上,为了争夺荣誉发生的巨大争斗的时间比比皆是,这里说的应该是数学史上最精彩的一次纷争——关于微积分的发明权归属。

先说两位主角——牛顿VS莱布尼茨

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现代科学鼻祖 牛顿

牛顿,164314日出生于英国林肯郡。

中学物理课本和数学课本上恐怕随手几页就能看到牛顿的名字出现,他是物理学家,数学家,哲学家,同时应该还兼任神学家,有个评价吓死人,牛顿是现代科学的开山鼻祖

这里单论他在数学的成就,发明了广义二项式定理及其推广情形;发明了微积分,这一现代几乎所有科学领域都离不开的分析工具;研究了许多图形曲线与代数之间的关系,并且得到和公式。

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德国科学天才 布尼

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莱布尼茨的二进制手稿

戈特弗里德·威廉·莱布尼茨,164671日出生在罗马帝国莱比锡,他是德国数学家,物理学家,哲学家,被誉为十七世纪的亚里士多德。

他在数学上最主要的功绩是与牛顿几乎同一时期创立了微积分,同时发明了二进制,这一20世纪计算机行业最重要的基本法则。

牛顿与莱布尼茨生活在同一时代,从我们发现牛顿的手稿来看,大约1671年,也就是牛顿在28岁的时候即完成了《流数法和无穷级数》这部书,这本书里详细阐述了微分学和积分学的适用场景,不再是通过某种特殊技巧来求解一些特殊的问题,而是将这种方法形成一个统一的标准,也就是从实例上升到理论的阶段。使得这样的方法成为一种通用的工具,于是铸就了数学史上最伟大的思考结果的诞生。

手稿年代大致确定,但是牛顿如此严谨,并没有将自己的此项成果立刻发表,可能是为了巨著《自然哲学的数学原理》在憋大招。一直到1736年,此书才发表,人们才正式了解大约60年前牛顿爵士的工作,而此时牛顿早已去世。

莱布尼茨于1684年发表了关于微分的第一篇论文,这是一篇很长且名字很怪的论文。

翻译过来大概是叫《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》(说真的,论文谁会起这样的名字),这是历史上第一篇公开发表关于微积分的论文。

从莱布尼茨起的这样的名字也可以看出来,莱布尼茨还没有对论文进行更加深刻的规划就发表出来了。

但是别看这篇仅有6页的论文,内容也不是特别明确严谨,但是却已经定义了微分符号和微分运算法则,这样成果的出现毫无疑问是具有划时代的意义的。

1686年,莱布尼茨再接再厉,发表了积分学的论文,定义了现代积分的符号。

至此微积分从莱布尼茨这里最先开始形成一套科学理论,再也不是某些人的专属技巧了。

很快这项划时代的发明震惊了数学界,牛顿在1687年出版的巨著《原理》里坐不住了,在第一版第二版中均有下面这段话:

 

十年前在我和最杰出的几何学家莱布尼茨的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法.他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。

很明显这段话的意思就是,虽然你莱布尼茨先于我发表微积分的论文,但是我的工作时比你早得多的。而且早年,我们也的确有过关于这方面理论的通信记录,所以,我才是微积分的发明人。

鉴于当时牛顿的名气如日中天,英国皇家学会的会长,受封爵士。

英国人一向对自己极为自负,对于牛顿的盲目崇拜这个时候已经到了顶峰,所以是一边倒地站在牛顿一边。认为莱布尼茨就是抄袭了牛顿的成果,还没来得及及时消化便匆匆发表,为的就是将这一伟大理论的发明权缆在自己手中。于是一批又一批的英国学者加入了为牛顿爵士力争的行列中。

1695年英国学者宣称:微积分的发明权属于牛顿。

1699年又说:牛顿是微积分的第一发明人

为此1712年英国皇家学会成立了一个机构,专门调查此案,1713年发布公告,确认了牛顿是微积分的第一发明人

反观莱布尼茨,名气根本不能跟牛顿相比,自然也就少了很多追随者为了他而去力争什么,莱布尼茨晚年的时光也远不如牛顿,1716年,莱布尼茨去世。

据说死后,连一块像样的墓碑都没有,而牛顿在1727年去世时,英国女皇是以国葬规则来对待的,这也是人类历史上第一个享受国葬规格的科学家。

然而,尽管当时并没有多少人站出来为莱布尼茨撑腰,但是整个欧洲都默认了莱布尼茨发明的微积分,已经作为标准一样在使用了莱布尼茨发明的更加浅显易懂的微积分符号了,只有英国仍然固守牛顿的流术数,不肯使用这种简单易用的符号,这一民族性格上的执拗,也让英国数学界沉沦了百年之久。

微积分的奠基公式 牛顿莱布尼茨公式

放到现在人们的眼光来看,通常都认为牛顿和莱布尼茨各自独立发明了微积分,因为并没有任何直接的证据来证明谁有参考过谁的过程。即使在莱布尼茨发表论文之前与牛顿通信并且交流了彼此的思想,我们也不能断定,莱布尼茨吸收了牛顿的成果。因为那个年代通信极其困难,一封信的寄出和收到回信短则几个月,长则一年都是再正常不过了。况且也没有证据表明牛顿和莱布尼茨见面并且交谈过。在那个岁月里,大部分数学家的成果都是自己的一人的智力结果,很少有与别人合作的成果产生。分析牛顿,莱布尼茨二人创立微积分的进程。牛顿本质上是一位科学鼻祖式的人物,他的微积分方法主要来自运动分析,并且将一系列求曲线切线,加速度,位移等等归纳到具体的微分求解中来。

而莱布尼茨则是从纯几何出发,讲曲线的面积,某点的切线,曲线的长度等等归纳到微积分的法则上来。

毫无疑问,莱布尼茨的方法更加接近于现代的微积分课程案例的,同时也是最一般的情况,更加接近于纯粹理论的本质。而不必带着运动的思想来理解这门课程。

微积分的发明权之争已经过去两百多年,除了英国数学界在将近一百年的时间里没有诞生过重要的数学成果以外,很多欧洲国家的数学水平都在突飞猛进发展。

这一新兴的数学工具解决了很多以往完全没法求解的问题,人们又通过微积分的哲学思想发展了更加多的领域。如果说牛顿运动定律是近代物理学的鼻祖定律,那么微积分也是近代数学的开山利器。

其实这场争斗对于牛顿还是莱布尼茨来说都是没有半点名声上的损失,只是当时的环境注定是要让民族主义压倒了科学主义的。

有人的地方就有江湖,数学也不例外。

希望以后也永远不要出现因为民族或者种族的问题而让一个伟大的科学理论停滞不前的局面发生。

来源:数学研讨,转载旨在分享,如有侵权请联系删除。