最早的數(shù)學(xué) 數(shù)學(xué)有著久遠(yuǎn)的歷史。從原始社會(huì)開始,人類就在繩子上打結(jié),以便記數(shù);在地上畫圖,測(cè)量大小?!敖Y(jié)繩記數(shù)”開創(chuàng)和發(fā)展了數(shù)字的最早概念,“土地測(cè)量”等生產(chǎn)活動(dòng)的需求,使幾何學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。 如今找到最多最早數(shù)學(xué)記錄的地方,是古埃及和巴比倫。目前最古老的數(shù)學(xué)文本是《普林頓322》(古巴比倫,約公元前1900年),《萊因德數(shù)學(xué)紙草書》(古埃及,約公元前2000年—1800年),以及《莫斯科數(shù)學(xué)紙草書》(古埃及,約公元前1890年)。 普林頓322泥板 以上古文本中,都有關(guān)于幾何最早的記錄。如圖所示古巴比倫的普林頓322是一塊泥板,上面的表格列出了不少勾股數(shù),也就是滿足a^2+b^2=c^2的a、b、c的正整數(shù)集合,比希臘、中國(guó)、印度等地?cái)?shù)學(xué)家的發(fā)現(xiàn),要早上一千多年。 萊因德數(shù)學(xué)紙草書 莫斯科數(shù)學(xué)紙草書 現(xiàn)藏大英博物館的“萊因德數(shù)學(xué)紙草書”,總長(zhǎng)525厘米,高33厘米,與保留于俄羅斯莫斯科普希金造型藝術(shù)博物館的“莫斯科數(shù)學(xué)紙草書”齊名,是最具代表性的古埃及數(shù)學(xué)原始文獻(xiàn)。兩本紙草書中都有不少幾何問(wèn)題,據(jù)說(shuō)其中有對(duì)π的簡(jiǎn)單計(jì)算,所得值為3.1605。 古埃及和巴比倫距今已近4000年,應(yīng)該算是人類最早期的數(shù)學(xué)。但是,兩地的資料有限,人物不詳。因此,追溯數(shù)學(xué)歷史之源,還是從古希臘開始比較合適。 古希臘的天時(shí)地利人和 當(dāng)今世界的人口超過(guò)70億,根據(jù)人類演化歷史的研究及現(xiàn)代DNA技術(shù)的追蹤,這幾十億的人口,卻是來(lái)源于一個(gè)共同的祖先:非洲人。 后來(lái),人類的祖先以雙腳走出非洲遍游世界,將后代延續(xù)繁衍到地球各處。再更進(jìn)一步,人類逐漸沿河而居,聚集在一起建立了城市和國(guó)家,并因之而獨(dú)立誕生了好幾個(gè)所謂的“文明古國(guó)”,其中包括公元前3500年左右的兩河文明、公元前3000年時(shí)尼羅河畔的埃及文明、公元前3000年左右黃河長(zhǎng)江流域的中國(guó)華夏文明,以及公元前2500年左右恒河流域的古印度文明。 盡管多種人類文明獨(dú)立誕生于不同的地區(qū),各自特色不一,但是,作為人類文明思想精華之一的“科學(xué)”,卻又只是起源于唯一的一個(gè)地方:古希臘! 科學(xué)之起源與數(shù)學(xué)思想的發(fā)展密切相關(guān),如今被稱為人類第一位數(shù)學(xué)家的先賢叫泰勒斯(Thales),或稱“米利都的泰勒斯”。米利都是泰勒斯的家鄉(xiāng),見(jiàn)下圖。 那么,科學(xué)為何獨(dú)獨(dú)誕生于古希臘而非別處?答案有些出乎人們的意料之外,其原因竟然與古希臘的地理環(huán)境有關(guān)! 事實(shí)上,公元前600至500年左右,人類幾大古文明世界不約而同地出現(xiàn)了一段興旺場(chǎng)面:思想家輩出,哲學(xué)派別林立,各具特色和風(fēng)格。然而同時(shí),隨著各方宗教思想的嚴(yán)密化和系統(tǒng)化,東西方哲學(xué)思想開始分道揚(yáng)鑣。這就是被后人稱為“軸心時(shí)代”的年代,被描述為是人類文明歷史上“最深刻的分界線”。 那段時(shí)期,中國(guó)有孔子、老子、墨子、莊子、列子等諸子百家;印度有釋迦牟尼,誕生了佛陀;古代波斯出現(xiàn)了拜火教……人類的幾大古文明社會(huì)開始通過(guò)不同的哲學(xué)反思來(lái)認(rèn)識(shí)和理解這個(gè)世界。 大多數(shù)這些文明古國(guó)都始于農(nóng)業(yè)的發(fā)展,建立于江河流域,而古希臘并不具備這種條件。例如泰勒斯的家鄉(xiāng)米利都位于愛(ài)琴海東部沿岸,屬于古希臘愛(ài)奧尼亞諸島一帶。那兒沒(méi)有河流只有海洋,沒(méi)有平原只有山地。 因此,古希臘一不傍河,二無(wú)森林,既未發(fā)展出如文明古國(guó)那種農(nóng)業(yè)文明,也不可能有像瑪雅文化那樣的叢林文明。 然而,古希臘卻自有其“天時(shí)地利人和”之處!特殊的地理環(huán)境,使它盡管沒(méi)有“原生文明”,卻孕育出了一種獨(dú)一無(wú)二的、崇尚自由思想、有著海洋色彩的“次生文明”。 米利都位于多山的愛(ài)奧尼亞一帶,沿岸是一個(gè)一個(gè)的出???。它們多面環(huán)山、一面朝海,內(nèi)路為群山所阻,海道卻極為便利。高山阻隔使它們互相獨(dú)立,海道暢通有利于發(fā)展自由的商業(yè)貿(mào)易。因此,這些出海口便形成了一連串以航海為基礎(chǔ),頗為富裕和自治、相互沒(méi)有依附關(guān)系的獨(dú)立城邦,米利都便是當(dāng)時(shí)較大的12個(gè)城邦之一。 愛(ài)琴海一帶,與米利都城邦隔海相望的,南是古埃及,東有巴比倫。頻繁興旺的商業(yè)活動(dòng)不時(shí)帶來(lái)這兩個(gè)文明古國(guó)的相關(guān)信息,而這兩個(gè)文明又時(shí)常感受到更遠(yuǎn)的印度及華夏東方文明。因此,“軸心時(shí)代”溫暖的春風(fēng),也就這樣間接地飄進(jìn)了古希臘。 古希臘的思想家,在多方文明的環(huán)繞滲透下,既保持其特有的自由思想,又包容地大量汲取外來(lái)的養(yǎng)分,最終化劣為優(yōu)、揚(yáng)長(zhǎng)避短,導(dǎo)致科學(xué)發(fā)端于古希臘。 著名物理學(xué)家薛定諤曾經(jīng)將其原因大致歸納為如下3點(diǎn): a、古希臘的小城邦,實(shí)行的是類似于共和制的政治; b、航海貿(mào)易刺激經(jīng)濟(jì),商業(yè)交換促進(jìn)技術(shù),由此而加速思想交流,科學(xué)理論形成; c、愛(ài)奧尼亞人大多不信教,沒(méi)有像巴比倫和埃及那樣的世襲特權(quán)的神職等級(jí),有利于倡導(dǎo)獨(dú)立思想新時(shí)代的興起。 第一位數(shù)學(xué)家何許人也? 古希臘數(shù)學(xué)家泰勒斯,被譽(yù)為世界第一位數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家、科學(xué)家。泰勒斯對(duì)科學(xué)作了哪些貢獻(xiàn)? 泰勒斯證明了“泰勒斯定理”,首開先河引進(jìn)“證明”的思想,將數(shù)學(xué)從經(jīng)驗(yàn)上升為理論,繼而使理性精神發(fā)源于古希臘,之后又傳播到歐洲并催生了宏偉的現(xiàn)代科學(xué)…
泰勒斯出生于米利都,盡管當(dāng)年這個(gè)城邦名義上屬于波斯統(tǒng)治,但實(shí)際上具有很大的獨(dú)立性。米利都的大多數(shù)居民,是在公元前1500年左右,從克里特島遷來(lái)的移民??死锾貚u在米利都的西南方,位處古埃及、巴比倫文明的輻射范圍以內(nèi)。而到了泰勒斯的父母一代,他們?cè)菛|南方向善于航海和經(jīng)商的腓尼基人,也算是奴隸主貴族階級(jí)。因此,天才的泰勒斯從小受到良好的教育。 泰勒斯早年隨父母經(jīng)商,曾游歷埃及、巴比倫、美索不達(dá)米亞平原等地。泰勒斯興趣廣泛,涉及數(shù)學(xué)、天文觀測(cè)、土地丈量等各個(gè)領(lǐng)域,游歷過(guò)程中學(xué)習(xí)到很多知識(shí)。 泰勒斯最著名的哲學(xué)觀點(diǎn):水是萬(wàn)物之本。他研究天文,確認(rèn)了小熊座,估量太陽(yáng)及月球的大小,修定一年為365日。 數(shù)學(xué)上,他將在埃及跟當(dāng)?shù)丶浪緦W(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用于測(cè)量:估算船只離岸的距離,從金字塔的陰影計(jì)算其高度,證明了泰勒斯定理。 泰勒斯是西方思想史上第一個(gè)有記載、有名字留下來(lái)的思想家。這位人稱“科學(xué)之祖”的偉大人物也在民間留下了很多趣聞逸事。 泰勒斯還有幾個(gè)預(yù)言成真的故事。他曾經(jīng)預(yù)言有一年雅典的橄欖會(huì)豐收,并乘機(jī)購(gòu)買了米利都所有的橄欖榨油機(jī),抬高價(jià)格壟斷了榨油行業(yè),于是大賺了一筆,他以此證明自己如果把心思放在經(jīng)商上,有潛力成為一個(gè)精明的商人。 據(jù)說(shuō)泰勒斯利用他學(xué)到的天文知識(shí),預(yù)測(cè)到了公元前585年的一次日食。這點(diǎn)可見(jiàn)于古希臘歷史學(xué)家希羅多德在其史學(xué)名著《歷史》中之記述: 據(jù)說(shuō)在那年,米堤亞和呂底亞的軍隊(duì)正準(zhǔn)備打仗,泰勒斯的預(yù)言阻止了這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng),因?yàn)楣畔ED人將日食視作上天將懲罰人類的一種警告,交戰(zhàn)雙方自然不愿違背天意,于是便簽訂了停戰(zhàn)協(xié)議。根據(jù)現(xiàn)代天文學(xué)的知識(shí),那是公元前585年5月28日的日食,泰勒斯應(yīng)該無(wú)法準(zhǔn)確地給出日期,只能預(yù)料一個(gè)大概的年月而已。 泰勒斯晚上沒(méi)事時(shí)喜歡一邊散步一邊抬頭看天象,也冥思苦想哲學(xué)問(wèn)題,腦海中則免不了思緒翻滾、騰云駕霧。但他只知研究天上的星星,卻看不到自己腳下的大坑,有一次不小心掉進(jìn)了井里,女仆聽(tīng)到叫喊聲后,才好不容易將他救了上來(lái)。 泰勒斯對(duì)數(shù)學(xué)的貢獻(xiàn) ![]() ![]() 1.三角形三個(gè)內(nèi)角和是180°;2.等腰三角形的底角相等。 圓被它的任一直徑所平分,半圓的圓周角是直角,等腰三角形兩底角相等,相似三角形的各對(duì)應(yīng)邊成比例,若兩三角形兩角和一邊對(duì)應(yīng)相等則兩三角形全等。 一是通過(guò)證明,才能確認(rèn)定理的普適性,例如泰勒斯定理說(shuō):直徑所對(duì)的圓周角是直角,只有證明之后,才確定這兒指的是直徑所對(duì)的“任何”圓周角,而不是特殊的某一個(gè)。 第二個(gè)原因是,“證明”能夠發(fā)掘幾何事實(shí)相互之間的關(guān)系,發(fā)展邏輯推理的方法。 ![]() “西方科學(xué)的發(fā)展有兩個(gè)基礎(chǔ):希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系(如歐幾里得幾何),和文藝復(fù)興時(shí)期發(fā)現(xiàn)通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)找出因果關(guān)系的方法。” |
|
來(lái)自: 菌心說(shuō) > 《數(shù)學(xué)+》