微积分的本质是什么之五?



作者:趣魂

看咯之前的一些解答,趣魂君实在看不下去咯,索性自己试着写一下吧。 这要从数学这门学科说起。

数学源自生活,终于哲学。数学就像绘画,音乐,语言一样,是描述客观世界的一种方式。既然是描述方式,那就可以像语言一样有很多种,实际上也确实是这样,到现在为止,数学家和哲学家针对数学的定义还没有达成共识。我们暂且借用罗素的说法,所有数学是符号逻辑。

有人就问怎么会这么难?不信你想想看,让你用数学描述定义一下无穷大和无穷小。恰恰是这两个看似平凡的问题引起了两次数学危机。

第一次数学危机可早咯,公元前450年,中国正处在战国刚开始打仗那会儿,哪有功夫理会这些东西。危机源自著名的龟兔赛跑悖论,当然很多版本,我这里用最通俗易懂的版本。话说理论上讲,兔子跑到龟的地方需要时间,龟会用这段时间前进一段距离,接着兔子跑到龟的新的地方时,龟会再前进一段时间,于是无穷小的方向上兔子永远追不上乌龟。好笑吧,但是理论上完全没毛病。咋解决呢?古希腊人直接把无穷小忽略不计咯,看过之后捂着肚子多笑会儿吧。

这就为微积分埋下咯伏笔。而这两个极端注定是数学过不过去的坎。这不,随着大航海和天文学的发展,一个简单的刚需随之而来,举个例子说明一下,球从一点经抛物线到另一点走过的路经和扫过的面积,看似简单可那个时候却无法解决的数学问题。因为无穷小被人为忽略咯,数学严谨性要求再也无法回避这个问题咯。

于是乎从牛顿,莱布尼茨,波尔查诺、阿贝尔、柯西、狄里赫利等人的工作开始,到威尔斯特拉斯、拉格朗日,泰勒,黎曼,狄德金和康托的工作结束,历时半个世纪,终于把无穷小给相对严谨的描述咯。所以说微积分从本质上说就是如何解决无穷小的问题。

大厦有根基,数学也有基础。上面这段是在说数学是什么,就像音乐能干什么怎么做一样。而数学的根基理论来自数学逻辑和集合论,就像音乐来自声波和心灵感应一样。在解决无穷小的过程中,无穷大也被康托的集合论给一并貌似解释咯。

不管怎么说这场论证至今还在继续演绎着,著名的数学家欧拉就坚持认为在求导数的运算中,其结果应该是0/0。 

不过说起微积分的功劳,那可是大咯去咯,完全是基础中的核心基础,广泛用在各个领域,成功推动包括计算机科学在内的科学技术的全面繁荣发展。

趣魂君再带大家回味以下几位伟人的说法,领略一下数学世界的奇妙吧:

万物皆数.——毕达哥拉斯

几何无王者之道.——欧几里德

数学是上帝用来书写宇宙的文字.——伽利略

数学是科学之王.——高斯

数学的本质在于它的自由.——康托尔

音乐能激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能动人心弦,哲学使人获得智慧,科学可改善物质生活,但数学能给予以上的一切.——克莱因


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