登陆注册
3236900000002

第2章

泥版的故事

19世纪前期,人们在亚洲西部伊拉克境内发现了50万块泥版,上面密密麻麻地刻有奇怪的符号。这些符号是古巴比伦人所用的文字,现在人们称它为“楔形文字”。科学家经过研究,弄清了泥版上所记载的,是古巴比伦人已获得的知识,其中包括了大量的数学知识。

古代人最初用石块、绳结,后来又用手指来记数。一个指头代表1,两个指头代表2,……,当数到10时,就得重新开始,巴比伦人由此产生了逢十进一概念。又因为,一年中月亮有12次圆缺,一只手又有5个指头,12×5=60。这样,他们又有了隔60进一的记数法。他们用表示1,表示10,从1到9是把写相应的次数,从10到50是把和结合起来写相应的次数。例如35写成。这种记数的方法,影响了后人,产生了现在我们所用的十进制和六十进制。例如,时间分为1小时=60分,1分=60秒。

巴比伦人还掌握了许多计算方法,并且编制各种数表帮助计算。从那些泥版上,人们发现巴比伦人已有了乘法表、倒数表、平方和立方表、平方根和立方根表。他们还运用了代数概念。

巴比伦泥版上还有这样的问题:兄弟10人分123米那的银子(米那及后面的赛克尔都是古代的重量单位,其中1米那=60赛克尔),已知他们分得的银子数成等差数列,而且第八个人的银子为6赛克尔,求每人所得的银子数量。从这样一些例子中,科学家认识到了巴比伦已知道等差数列、等比数列的概念。

巴比伦人也具备了初步的几何知识。他们会把不规则形状的田地分割为长方形、三角形和梯形来计算面积,也能计算简单的体积。他们非常熟悉等分圆周的方法,求得圆周与直径的比π≈3,还使用了勾股定理。

他们的成就对后来数学的发展产生了巨大的影响。

金字塔和纸草书

闻名世界的埃及金字塔,几百年来不仅以它宏伟高大的气势,吸引了无数旅游观光者,而且由于它设计的别致,建造的精巧,吸引了世界各地的科学家。据对最大的胡夫金字塔的测算,发现它原高1465米(现因损坏还高137米),基底正方形每边长233米(现为227米)。但是,各底边长度的误差仅仅是16厘米,只是全长的114600;基底直角的误差只有12″,仅为直角的127000。此外,金字塔的四个面正向着东南西北,底面正方形两边与正北的偏差,也分别只有2′30″和5′30″。

这么高大的金字塔,建造精度如此之高,这使得科学家深信,古埃及人已掌握了丰富的知识。当科学家破译了古埃及人流传下来草片上的文字后,这一猜想得到了证实。

原来,在尼罗河三角洲盛产一种形状如芦苇的水生植物——纸莎草,古埃及人把这种草从纵面剖成小条,拼排整齐,连接成片,压榨晒干,用来写字,在纸莎草上写的字,叫纸草书。

如今将这种纸草书的一部分整理出来。

1822年,一位名叫高博良的法国人弄清了它们的含义,使人们知道,古埃及人已学会用数学来管理国家和宗教事务,确定付给劳役者的报酬,求谷仓的容积和田地的面积,按土地面积估计应该征收的地税,计算修造房屋和防御工程所需要的砖块数;计算酿造一定量酒所需的谷物数量;等等。换成数学的语言就是,古埃及人已经掌握了加减乘除运算、分数的运算;他们解决了一元一次方程和一类相当于二元二次方程组的特殊问题。纸草书上还有关于等差数列和等比数列的问题。他们计算矩形、三角形和梯形的面积,长方体、圆柱体、棱台的体积等结果,与现代计算值相近。更令人惊奇的是,他们用公式A=(89d)2(d为直径)来计算圆面积,这相当于取π值为31605,这是非常了不起的。

由于具有了这样的数学知识,古埃及人建成金字塔就不足为怪了。

佛掌上的“明珠”

印度是个信奉佛教的国度,古印度人对古代数学的贡献,犹如印度佛掌上明珠那样耀眼、令人注目。

在公元前3世纪,印度出现了数的记号。在公元200年到1200年之间,古印度人就知道了数字符号和0符号的应用,这些符号在某些情况下与现在的数字很相似。此后,印度数学引进十进位制的数字和确立数字的位值制,大在简化了数的运算,并使记数法更加明确。如古巴比伦的小记即可以表示1,也可以表示160,而在印度人那里,符号1只能表示1单位,若表示十、百等,须在1的后面写上相应个数的0,现代人就是这样来记数的。

印度人很早就会用负数来表示欠债和反方向运动。他们还接受了无理数概念,在实际计算中把适用于有理数的运算步骤用到无理数中去。他们还解出了一次方程和二次方程。

印度数学在几何方面没有取得大的进展,但对三角学贡献很多。这是古印度人热衷于研究天文学的副产品。如在他们计算中已经用了三种三角量:一种相当于现在的正弦,一种相当于余弦,另一种是正矢,等于1cosa,现在已不采用。他们已经知道三角量之间的某些关系式。如sin2α+cos2α=1,cos(90°-α)=sinα等,还利用半角表达式计算某些特殊角的三角值。

数学之桥

阿拉伯人对古代数学的贡献,早现在人们最熟悉的1、2、…9、0十个数字,称为阿拉伯数字。但是,在数学发展过程中,阿拉伯人主要是吸收、保存了希腊和印度的数学,并将它传给欧洲,架起了一座“数学之桥”。

在算术上,阿拉伯人采用和改进了印度的数字记号和进位记法,也采用了印度的无理数运算,但放弃了负数的运算。代数这门学科的名称就是由阿拉伯人发明的。阿拉伯人还解出一些一次、二次方程,甚至三次方程,并且用几何图形来解释它们的解法。如对于方程x2+10x=39,他们的几何解法如下:作一个正方形,假定它的边长为未知数x,然后在经四边上,向外作x=52的矩形。将整个图形扩充成边长为x+5的正方形,整个大正方形面积等于边长为x的正方形面积与边为52的四个正方形面积及边长各为x、52的四个矩形面积之和。所以大正方形面积是x2+4x×52×x+4×52×52,即x2+10x+25。因为x2+10x=39,所以大正方形面积等于39+25即是64。因此,大正方形边长等于8,而x就是8-252=3。阿拉伯人还用圆锥曲线相交来解三次方程,这是一大进步。

阿拉伯人还获得了较精确的圆周率,得到了2π=6283185307195865,π已计算到17位。此外,他们在三角形上引进了正切和余切,给出了平面三角形的正弦定律的证明。平面三角和球面三角的比较完整的理论也是他们提出的。

阿拉伯数学作为“数字之桥”,还在于翻译并着述了大量数字文献,这些着作传到欧洲后,数字从此进入了新的发展时期。

数学的摇篮

巴比伦人和古埃及人积累了许多数学知识,但他们只能回答“怎么做”,却无法回答“为什么”要这么做的道理。古希腊人从阿拉伯人那里学到了这些经验,进行了精细的思考和严密的推理,才逐渐产生了现代意义上的数学科学。

第一个对数学诞生作出巨大贡献的是泰勒斯。他曾利用太阳影子计算了金字塔的高度,实际上就是利用了相似三角形的性质。他弄清了:直角彼此相等;等腰三角形的底角相等;圆被任一直径平分;如果两个三角形有一边及这边上的两个角对应相等,那么这两个三角形全等;而且证明了这些知识。这些知识现在看起来很简单,但在当时是非常了不起的。

在仄勒斯之后,以毕达哥拉斯为首的后批学者对数学作出了贡献。他们最出色的成就之一是发现了“勾股定理”,在西方被称为“华达哥拉斯定理”。正是用了这一定理,后来导致了无理数的发现,引起了第一次数学危机。

稍晚于毕达哥拉斯的芝诺,提出了四条着名的悖论,对以后数学概念的发展产生了重要的影响。

经过泰勒斯到芝诺等人的努力,古希腊的数学有了全新的发展。欧几里德吸取其中的精华,写成了《几何原本》这本在数学史上最有名的着作。今天人们所学的平面几何学知识,都来源于这本书。

继欧几里德之后,阿基米德开创了希腊数学发展的新时期,人们称之为亚历山大时期,阿基米德在数学方面的工作,远远超越了他那个时代,被后人称为“数学之神”。他设计过一种大数体系,即使整个宇宙都填满了细小的砂粒,也可以毫不费力地把砂子的粒数数出来。他通过作边数越来越多的内接正多边形、外切正多边形,算得了圆周率的值在31071到371之间。他得到了求面积和求体积的公式,还发明了以他名字命名的螺钱。

在阿基米德之后,古希腊的数学更加侧重于应用。在天文学发展的促进下,希帕恰斯、梅尼劳斯、托勒密创立了三角学。尼可马修斯写出了第一本专门的数论曲籍——《算术入门》,丢番图则系统地研究了各种方程,特别是各种不定方程。这们,初等数学的各个分支——算术、数论、代数、几何、三角全部建立了起来,这意味着,由巴比伦人、古埃及人孕育的数学“婴儿”,终于在古希腊的摇篮中诞生了。

几何学的奠基人

两三千年前,古埃及人生活在尼罗河两岸,生产力很发达,大片大片的土地被开发。但是,人类无法与大自然抗争,当时的人们对洪水束手无策。每年,当夏秋季节尼罗河泛滥时期,河两岸的田地就有不少被洪水淹没或因河床改道,好端端的一块农田就会被吞没一块。每到这时,就会有几个聪明的埃及人拿着木棍绳子又比又量,准确地计算法老租给人们土地面积的变化。渐渐地,埃及人积累了不少计算面积的公式。如:

矩形:A=ab(其中A是面积,a是长,b是宽。)三角形:A=ah/2(其中a是边长,h是高。)另外,还能计算出梯形面积。而当时计算圆形面积的公式(8d/9)2,和如今的计算公式极为相近。

但是,当时的人们还没有把这些公式命名为几何学。

到了公元前320年,有一位叫作欧德谟的学者,根据埃及人的经验,写了一本《几何学的发展史》。这部书只有残篇传到了现在。又过了大约20年,古希腊出了一位叫欧几里得的人,他根据前人的经验,经过自己的计算推理,写出了一本共13篇的《原本》(又称《几何原本》)。这是人类第一次出现的“几何”概念。

欧几里得在《原本》这本书里,首先给出的是定义和公理。比如,他的点、线、面的概念:

点是只有位置没有大小的;线是只有长度没有宽度的;面是只有长度和宽度的;平行线是同一平面内无限延长后永不相交的两条直线;……这些定义和现今的几何定义极为相似。

欧几里得还按照逻辑原理,推论出十分严谨美妙的五条公理(又称“公设”)。其中有:

从一点到另一任意点作直线是可能的;所有的直角都相等;a=b,b=c,则a=c;若a=b,则a+c=b+c;《原本》中还有关于圆的性质的讨论。如弦、切线、割线、圆心角等等。讨论了圆的内接和外接图形。其中,有一个命题是在一个圆内作正15边形。

据说,当时的天文学一直认为地球赤道面与地球绕日公转面的交角是24°,即是圆周的1/15。于是,欧几里得运用自己的智慧,作出了正15边形,这在当时是一个难度十分大的命题。

《原本》13篇中共有467个命题。这些命题和推理所建立起来的几何学体系是相当严谨和完整的,以至于连20世纪最伟大的科学家爱因斯坦都这样说:一个人当他最初接触欧几里得几何学时,如果不曾为它的明晰性和可靠性所感动,那么他是不会成为科学家的。

从《原本》的出现到现在,这部书出版过一千次以上,几乎世界上所有的杰出数学家,都是读着《原本》成长起来的。两千多年来,《原本》就像一尊坚固的宝塔,其坚固程度没有人能撼动它。因此,后人,尤其是科学界都把《原本》看作是一部经典奇书,而欧几里得的名字,也同《原本》一道流传千古。

欧几里得大约生于公元前330年,死于公元前275年。可惜的是,他一生的经历久已失传。

数学竞赛判真伪

1500年的某天,意大利北部的布里西亚,一户人家生了一个男孩,取名叫丰坦那。不久,意大利与法国发生战争,法军攻陷了布里西亚地区,大肆屠杀意大利人。丰坦那的父亲死于战祸,小丰坦那的头部和下颚也受了重伤。好在他的母亲是一位聪明而勇敢的妇女,她见儿子受伤,又没有医生看病治疗,她就想到了狗用舌头舔愈伤口的情景。于是,她也学着这个方法,用自己的舌头治好了儿子的伤口。

谁知痊愈后的小丰坦那却得了一个口吃的毛病,说话不连贯,人们就给他取个外号叫塔尔塔利亚(意译为口吃者)。久而久之,塔尔塔利亚就成了他的名字,丰坦那的名字也被人忘记了。

因为父亲死于战乱,塔尔塔利亚的家境十分贫寒,母亲无力送他上学读书。但是,塔尔塔利亚从小求知欲极强,母亲就在他父亲坟墓的石板上教他认字、算题。由于他天资聪明,意志坚强,竟独自学会了拉丁文和希腊文,对数学的钻研成绩更为突出。经过长期自学,成人后,他终于取得了成功,先后在他的家乡布里西亚和威尼斯等地从事教学工作。

塔尔塔利亚专门喜欢解各种数学难题,在这方面不少数学爱好者败在他的手下。

1530年的一天,有一位叫科拉的数学教师向塔尔塔利亚提出两道数学难题进行挑战:

1一个数的立方加上它的平方的3倍等于5,求这个数。实际上是一个一元三次方程,即:x3+3x2=52三个数,第二个数比第一个数多2,第三个数比第二个数多2,三个数的乘积是1000,求这三个数各是多少。实际上这也是一个一元三次方程,即:x(x+2)(x+2+2)=1000,展开后是x3+6x2+8x=1000当时,人类还没有找到三次方程的解法。塔尔塔利亚于是全身心地投入进去,废寝忘食地解这两道题。不久,居然让他解开了,并因此找到了解开一元三次方程的办法。于是,塔尔塔利亚向外公开宣称,他已经知道了一元三次方程的解法,但不能公开自己的步骤,他要保密。此时,有一位叫菲俄的人也宣称,他也找到了解开一元三次方程的办法,并宣称,他的方法是得到了当时着名数学家波伦那大学教授费罗的真传。

他们二人谁真谁假?谁优谁劣?于是,1535年2月22日,在意大利有名的米兰大教堂里,举行了一次仅有塔尔塔利亚和菲俄参加的数学竞赛。竞赛内容专门限于一元三次方程。他们各自给对方出30道题,谁解得对解得快谁就得胜。两个小时之后,塔尔塔利亚解完了全部30道题,而菲俄却一道题也解不出来。竞赛结果,塔尔塔利亚大获全胜。

原来,一元三次方程的问题是1404年被人引起来的。

同类推荐
  • 别笑,我是高考零分作文(第6季)

    别笑,我是高考零分作文(第6季)

    最雷人、最搞笑、最荒诞、最天才的零分作文,高考一族的减压零食,都市白领的幽默早餐!另附小学生爆笑“撒谎作文”必杀篇,绝对挑战你的想象极限!《央视新闻频道》等28家电视台,《新华日报》《南方日报》《重庆晨报》等120家报纸、数千家网站报道推荐!
  • 校园聚焦

    校园聚焦

    我们中小学生必须要加强阅读量,以便提高自己的语文素养和写作能力,以便广开视野和见识,促进身心素质不断地健康成长。但是,现在各种各样的读物卷帙浩繁,而广大中小学生时间又十分有限,因此,找到适合自己阅读的读物,才能够轻松快速地达到阅读的效果。
  • 创新型人才素质教育

    创新型人才素质教育

    当今世界是一个多层次生产力的发展局面。由于生产力发展水平的差异,国家与国家之间、地区与地区之间在经济和文化领域形成了巨大的差距。而这种差距首先是开发创新能力的差距,也就是创新的差距。创新,是一个国家、一个民族屹立于世界之林的最有力的“武器”。历史证明,创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。
  • 游戏高手大比拼(青少年挖掘大脑智商潜能训练集)

    游戏高手大比拼(青少年挖掘大脑智商潜能训练集)

    潜能是人类原本存在但尚未被开发与利用的能力,是潜在的能量。根据能量守恒定律,能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而转化和转移过程中,能的总量保持不变。
  • 秘密花园

    秘密花园

    教育部推荐书目,新课标同步阅读,英美家庭陶冶子女情操必备的文学读物。影响两位诺贝尔文学奖得主艾略特和劳伦斯创作的不朽经典。任性而孤僻的富家小女孩玛丽因为一场突来的瘟疫变成了孤儿,被送往英国一处古老庄园里的亲戚家中收养。在幽僻宁静的乡野和淳朴的乡人中间,她的性情渐渐变得平易。一天深夜,循着神秘大宅长廊一端传来的隐隐哭声,她被带到了一个同样古怪而孤独的小生命面前。玛丽的表兄,大宅的少主人科林生来体弱,长年卧病在床,性情乖戾难测。为了帮助科林,玛丽带他进入了庄园里被关闭多年的秘密花园。孩子们在生机蓬勃的小天地里不受干扰地玩耍,学会了友爱待人,恢复了纯真快乐的天性。一个因牵涉死亡记忆而被关闭的花园,现在,因为新生命在其中焕发出的活力,被重新开启。这不能不说是自然力的秘密,生命力的奇迹。
热门推荐
  • 狂妄总裁的前妻

    狂妄总裁的前妻

    本文已入半价销售,喜欢的亲们可以点击阅读此文~“我们离婚吧。”林子欣咬着牙怕自己的泪水会不听话的掉下来,脸上的狠绝从未有过。白夜寒从她的身上跳下来,不相信的看了一眼床上的女人,衣服的凌乱证明了他刚才的粗鲁。眼底尽是冰冷,像是要把她看穿一样。随后又大笑起来,“你确定不后悔?”眼底的邪魅让人不寒而栗,虽笑但却很严厉。“是的,我不后悔。”语气坚定,眼睛第一次敢这样直视他,但心却在不停的滴血。“ok,明天我会让秘书把离婚协议书拿过来给你,只要签个字,我们就各自解放了。”像是在陈述别人的事,没有半点悲伤。原来他一直在等这一天。原来他爱的不是她,原来他爱的是自由。“你又结婚了?”白夜寒不敢相信的看着眼前的一岁大的小男儿,他们结婚两年多,她也没有给他生个一男半女,离婚之后她居然有了一个儿子。“是的,而且我过的很幸福!”她看着儿子一脸的幸福,不想和他说实话,这是他们的儿子啊。”好,祝贺你!”白夜寒语气低沉,露出迷人的笑容,但只有他自己知道,他的心此刻居然不争气的痛了。“谢谢。”林子欣不再看他,因为她的心抽痛的滴血。
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 擎天圣皇

    擎天圣皇

    少年偶得机缘,一鸣惊人!风卷残云,破除一切!妖魔鬼怪,为之颤抖!承天之命,统治诸天!
  • 闪婚娇妻二十四

    闪婚娇妻二十四

    “饭在桌上,人在床上。”娇妻又在挑逗报复他。看到这条短信时,侦探男神顾惜朝心想。偏偏他只能做个禽兽不如的美男子忍着,因为娇妻怀孕九个月了。**有人猎财,有人猎色,顾惜朝猎妻!一场两亿美金的婚姻委托;一场场设计精彩的骗局;一件件扑朔迷离,匪夷所思的案件;成就了一场惊险刺激,谜团重重的豪门婚爱。**女主叶红鱼:犯罪心理学专家、法律和法学双博士、语言天才、精通世界八种主流语言、十二种小语言、会读唇语、枪法不错、身手还行,长相美艳女王型。男主顾惜朝:红三代,某保密部门在职军人、警察部侦破专家、国际侦探调查...
  • 偷心恋人(全本)

    偷心恋人(全本)

    男主:司少卿女主:宋词六年前,他被爱了七年的女友当众侮辱抛弃。六年后,他邪佞乖戾,撒下漫天情网只为偷取前女友妹妹的心❤。他的游戏规则就是:当你无法自拔地深爱他时,就是你被抛弃的时刻。六年前,她成了孤儿,但她依然独立自强。六年后,她被司少卿设计,她身边所有的事都变了,青梅竹马的朋友消失,同窗四年的室友兼死党与她见面却不相识。读了四年的A大也没了她的档案,没有校友认她。每个人都在告诉她,她是司少卿的爱人,在一起三年的爱人。每件事都在让她相信她真的就是司少卿的爱人,直到有一天她真的爱上了他并怀了他的孩子,他却冷冷地告诉她:游戏结束了。他对她演戏,演的深情款款,他与她亲热,吻得逼真而动情。直到有一天她知道真相离他而去,仅是一个一年之后,他无法相信地看着她跟别的男人过着幸福的生活。他无法接受她把关于他所有的记忆都抹除的事实,再次,他满脸含笑地闯进她平静的生活中……《撒旦的恋人》完本加番外《奉子成婚》楚天VS徐若熙他是魅城暗地里的领主,她是楚城领主的掌上明珠,一个桀骜强势,一个本性纯真,两人却因不为外人道的可耻原因发生了关系有了孩子,于是,奉子成婚。婚后,他美女左拥右抱,她茕茕孑立一日更胜一日地思念自己的恋人。终于当他第无数次拥着美人从她身边经过时,她甩手递出一纸离婚协议,忍了三年的无爱婚姻宣告破裂。他随手推开怀里的美人单手挑起若熙纤小的下颚,笑意沉沉,轻言快语,“离婚?好!明天我就娶她进门。”她不可思议地顺着他的眸光望过去,美人脸上一片受宠若惊,她冷笑,心里没来由痛到无以复加,但脸上的笑意更加深浓。这笑成了楚天心上的一根刺,眼一沉,离婚协议顷刻间化作漫天飞舞的纸屑。http://m.pgsk.com/a/182865/
  • 媳妇不好管

    媳妇不好管

    “吴欣,不要看了,都这么晚了,睡觉吧!”吴欣的妈妈很是心疼,女儿没有选对好工作,学了护校,毕业干了护士,在本市中一大医院工作,上班这两年,除了上班辛苦不说,还要经常考试。听女儿说,那是考什么倒头“三基”。“妈,你先睡吧,我看会就睡!”吴欣也是无力的回答了老妈一声。诶!以前上学指望着工作,不要天天考试!从小考到大,头都考疼了。终于熬到毕业,总算是应聘到这家大医院工作,钱不算少……
  • 大佬皇后

    大佬皇后

    路凝芳龄二十八,相貌清秀,身材娇小,性格……暴力。身为上海青帮老大的她,一穿越居然就掉到了龙床上!原本成为钻石剩女的她一下缩水了十年,成了风华正茂的倾城倾国的皇贵妃!暴力的她遇到了暴力的酷酷的暴君慕容宇恒,咔咔,为了前途,努力积极的她朝着争宠之路进发……情节虚构,切勿模仿
  • 指导学生心理健康的经典故事:赢在人生的起跑线

    指导学生心理健康的经典故事:赢在人生的起跑线

    每个人都在梦想着成功,但每个人心中的成功都不一样,是鲜花和掌声,是众人羡慕的眼神,还是存折上不断累积的财富?其实,无论是哪一种成功,真正需要的都是一种健康的心理。有了健康的心理才是成功的前提与保证,在人的一生中,中学是极其重要的一个阶段,心理健康对以后的健康成长非常重要。
  • 抗日之无敌强兵

    抗日之无敌强兵

    现代特种兵孙卫国魂穿抗日战场,打鬼子灭汉奸,成就无敌强兵。“我们手中有枪,腰中有剑,何以让区区三岛倭奴亡我中华。宁碎头颅,还我山河!”——孙卫国。
  • 嫡女不做妾:腹黑狂傲杀手妃

    嫡女不做妾:腹黑狂傲杀手妃

    她是杀伐狠利的女杀手,腹黑妖娆,我行我素。一朝穿越为长安首富白家嫡女,本以为身在商贾之家,这一生便可安稳度日,惬意人生。却不料诡计暗杀接踵而至,白家三百六十五口棺材震慑长安城。皇权更替,皇帝逼婚,她淡眉一挑,轻颜一笑:“我嫁,但聘礼,我要这个天下。”当经历爱恨生死,天下人心,爱与怀念,相思与别离。涅磐重生时,谁主沉浮。【女强+腹黑+强宠】