數(shù)學(xué)家故事。
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數(shù)學(xué)家陳景潤的名人故事
1937年,勤奮的陳景潤考上了福州英華書院,此時正值抗日戰(zhàn)爭時期,清華大學(xué)航空工程系主任留英博士沈元教授回福建奔喪,不想因戰(zhàn)事被滯留家鄉(xiāng)。幾所大學(xué)得知消息,都想邀請沈教授前進(jìn)去講學(xué),他謝絕了邀請。由于他是英華的校友,為了報達(dá)母校,他來到了這所中學(xué)為同學(xué)們講授數(shù)學(xué)課。一天,沈元老師在數(shù)學(xué)課上給大家講了一故事:“200年前有個法國人發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象:6=3+3,8=5+3,10=5+5,12=5+7,28=5+23,100=11+89。每個大于4的偶數(shù)都可以表示為兩個奇數(shù)之和。因?yàn)檫@個結(jié)論沒有得到證明,所以還是一個猜想。大數(shù)學(xué)歐拉說過:雖然我不能證明它,但是我確信這個結(jié)論是正確的'。
它像一個美麗的光環(huán),在我們不遠(yuǎn)的前方閃耀著眩目的光輝?!标惥皾櫟芍劬?,聽得入神。
因此,陳景潤對這個奇妙問題產(chǎn)生了濃厚的興趣。課余時間他最愛到圖書館,不僅讀了中學(xué)輔導(dǎo)書,這些大學(xué)的數(shù)理化課程教材他也如饑似渴地閱讀。因此獲得了“書呆子”的雅號。
興趣是第一老師。正是這樣的數(shù)學(xué)故事,引發(fā)了陳景潤的興趣,引發(fā)了他的勤奮,從而引發(fā)了一位偉大的數(shù)學(xué)家。
韋達(dá)(1540-1603),法國數(shù)學(xué)家。
年青時學(xué)習(xí)法律當(dāng)過律師,后從事政治活動,當(dāng)過議會議員,在西班牙的戰(zhàn)爭中曾為政府破譯敵軍密碼。韋達(dá)還致力于數(shù)學(xué)研究,第一個有意識地和系統(tǒng)地使用字母來表示已知數(shù)、未知數(shù)及其乘冪,帶來了代數(shù)理論研究的重大進(jìn)步。
韋達(dá)討論了方程根的多種有理變換,發(fā)現(xiàn)了方程根與分?jǐn)?shù)的關(guān)系,韋達(dá)在歐洲被尊稱為“代數(shù)學(xué)之父”。1579年,韋達(dá)出版《應(yīng)用于三角形的數(shù)學(xué)定律》,同時還發(fā)現(xiàn),這是π的第一個分析表達(dá)式。
主要著有《分析法入門》、《論方程的識別與修正》、《分析五章》、《應(yīng)用于三角形的數(shù)學(xué)定律》等,由于他貢獻(xiàn)卓著,成為十六世紀(jì)法國最杰出的數(shù)學(xué)家。
蘇步青上初三時,他就讀浙江省六十中來了一位剛從東京留學(xué)歸來的教數(shù)學(xué)課的楊老師。第一堂課楊老師沒有講數(shù)學(xué),而是講故事。他說:“當(dāng)今世界,弱肉強(qiáng)食,世界列強(qiáng)依仗船堅炮利,都想蠶食瓜分中國。中華亡國滅種的危險迫在眉睫,振興科學(xué),發(fā)展實(shí)業(yè),救亡圖存,在此一舉?!煜屡d亡,匹夫有責(zé)’,在座的每一位同學(xué)都有責(zé)任?!彼哉鞑┮v述了數(shù)學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的巨大作用。這堂課的最后一句話是:“為了救亡圖存,必須振興科學(xué)。數(shù)學(xué)是科學(xué)的開路先鋒,為了發(fā)展科學(xué),必須學(xué)好數(shù)學(xué)?!碧K步青一生不知聽過多少堂課,但這一堂課使他終身難忘。
楊老師的課深深地打動了他,給他的思想注入了新的興奮劑。讀書,不僅為了擺脫個人困境,而是要拯救中國廣大的苦難民眾;讀書,不僅是為了個人找出路,而是為中華民族求新生。
當(dāng)天晚上,蘇步青輾轉(zhuǎn)反側(cè),徹夜難眠。在楊老師的影響下,蘇步青的興趣從文學(xué)轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué),并從此立下了“讀書不忘救國,救國不忘讀書”的座右銘。一迷上數(shù)學(xué),不管是酷暑隆冬,霜晨雪夜,蘇步青只知道讀書、思考、解題、演算,4年中演算了上萬道數(shù)學(xué)習(xí)題。
秦九韶(約1202~1261),字道吉,四川安岳人,先后在湖北、安徽、江蘇、浙江等地做官,1261年左右被貶至梅州(今廣東梅縣),不久死于任所。秦九韶與李冶、楊輝、朱世杰并稱宋元數(shù)學(xué)四大家。他早年在杭州“訪習(xí)于太史,又嘗從隱君子受數(shù)學(xué)”,1247年寫成著名的《數(shù)書九章》?!稊?shù)書九章》全書共18卷,81題,分九大類(大衍、天時、田域、測望、賦役、錢谷、營建、軍旅、市易)。其最重要的數(shù)學(xué)成就――“大衍總數(shù)術(shù)”(一次同余組解法)與“正負(fù)開方術(shù)”(高次方程數(shù)值解法),使這部宋代算經(jīng)在中世紀(jì)世界數(shù)學(xué)史上占有突出的地位。
八歲的高斯發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)定理。
德國著名大科學(xué)家高斯(1777~1855)出生在一個貧窮的家庭。高斯在還不會講話就自己學(xué)計算,在三歲時有一天晚上他看著父親在算工錢時,還糾正父親計算的錯誤。長大后他成為當(dāng)代最杰出的天文學(xué)家、數(shù)學(xué)家。他在物理的電磁學(xué)方面有一些貢獻(xiàn),現(xiàn)在電磁學(xué)的一個單位就是用他的名字命名。數(shù)學(xué)家們則稱呼他為數(shù)學(xué)王子。
他八歲時進(jìn)入鄉(xiāng)村小學(xué)讀書。教數(shù)學(xué)的老師是一個從城里來的人,覺得在一個窮鄉(xiāng)僻壤教幾個小猢猻讀書,真是大材小用。而他又有些偏見:窮人的孩子天生都是笨蛋,教這些蠢笨的孩子念書不必認(rèn)真,如果有機(jī)會還應(yīng)該處罰他們,使自己在這枯燥的生活里添一些樂趣。這一天正是數(shù)學(xué)教師情緒低落的一天。同學(xué)們看到老師那抑郁的臉孔,心里畏縮起來,知道老師又會在今天捉這些學(xué)生處罰了。你們今天替我算從1加2加3一直到100的和。誰算不出來就罰他不能回家吃午飯。老師講了這句話后就一言不發(fā)的拿起一本小說坐在椅子上看去了。教室里的小朋友們拿起石板開始計算:1加2等于3,3加3等于6,6加4等于10??一些小朋友加到一個數(shù)后就擦掉石板上的結(jié)果,再加下去,數(shù)越來越大,很不好算。有些孩子的小臉孔漲紅了,有些手心、額上滲出了汗來。還不到半個小時,小高斯拿起了他的石板走上前去。老師,答案是不是這樣?老師頭也不抬,揮著那肥厚的手,說:去,回去再算!錯了。他想不可能這么快就會有答案了??墒歉咚箙s站著不動,把石板伸向老師面前:老師!我想這個答案是對的。數(shù)學(xué)老師本來想怒吼起來,可是一看石板上整整齊齊寫了這樣的數(shù):5050,他驚奇起來,因?yàn)樗约涸?jīng)算過,得到的數(shù)也是5050,這個8歲的小鬼怎么這樣快就得到了這個數(shù)值呢?高斯解釋他發(fā)現(xiàn)的一個方法,這個方法就是古時希臘人和中國人用來計算級數(shù)1+2+3+?+n的方法。高斯的發(fā)現(xiàn)使老師覺得羞愧,覺得自己以前目空一切和輕視窮人家的孩子的觀點(diǎn)是不對的。他以后也認(rèn)真教起書來,并且還常從城里買些數(shù)學(xué)書自己進(jìn)修并借給高斯看。
在他的鼓勵下,高斯以后便在數(shù)學(xué)上作了一些重要的研究了。小歐拉智改羊圈
歐拉是數(shù)學(xué)史上著名的數(shù)學(xué)家,他在數(shù)論、幾何學(xué)、天文數(shù)學(xué)、微積分等好幾個數(shù)學(xué)的分支領(lǐng)域中都取得了出色的成就。不過,這個大數(shù)學(xué)家在孩提時代卻一點(diǎn)也不討老師的喜歡,他是一個被學(xué)校除了名的小學(xué)生。
事情是因?yàn)樾切嵌鸬?。?dāng)時,小歐拉在一個教會學(xué)校里讀書。有一次,他向老師提問,天上有多少顆星星。老師是個神學(xué)的信徒,他不知道天上究竟有多少顆星,圣經(jīng)上也沒有回答過。其實(shí),天上的星星數(shù)不清,是無限的。我們的肉眼可見的星星也有幾千顆。這個老師不懂裝懂,回答歐拉說:天有有多少顆星星,這無關(guān)緊要,只要知道天上的星星是上帝鑲嵌上去的就夠了。歐拉感到很奇怪:天那么大,那么高,地上沒有扶梯,上帝是怎么把星星一顆一顆鑲嵌到一在幕上的呢?上帝親自把它們一顆一顆地放在天幕,他為什么忘記了星星的數(shù)目呢?上帝會不會太粗心了呢?他向老師提出了心中的疑問,老師又一次被問住了,漲紅了臉,不知如何回答才好。老師的心中頓時升起一股怒氣,這不僅是因?yàn)橐粋€才上學(xué)的孩子向老師問出了這樣的問題,使老師下不了臺,更主要的是,老師把上帝看得高于一切。小歐拉居然責(zé)怪上帝為什么沒有記住星星的數(shù)目,言外之意是對萬能的上帝提出了懷疑。在老師的心目中,這可是個嚴(yán)重的問題。在歐拉的年代,對上帝是絕對不能懷疑的,人們只能做思想的奴隸,絕對不允許自由思考。小歐拉沒有與教會、與上帝保持一致,老師就讓他離開學(xué)?;丶摇5?,在小歐拉心中,上帝神圣的光環(huán)消失了。他想,上帝是個窩囊廢,他怎么連天上的星星也記不?。克窒?,上帝是個獨(dú)裁者,連提出問題都成了罪。他又想,上帝也許是個別人編造出來的家伙,根本就不存在。
回家后無事,他就幫助爸爸放羊,成了一個牧童。他一面放羊,一面讀書。他讀的書中,有不少數(shù)學(xué)書。爸爸的羊群漸漸增多了,達(dá)到了100只。原來的羊圈有點(diǎn)小了,爸爸決定建造一個新的羊圈。他用尺量出了一塊長方形的土地,長40米,寬15米,他一算,面積正好是600平方米,平均每一頭羊占地6平方米。正打算動工的時候,他發(fā)現(xiàn)他的材料只夠圍100米的籬笆,不夠用。若要圍成長40米,寬15米的羊圈,其周長將是110米(15+15+40+40=110)父親感到很為難,若要按原計劃建造,就要再添10米長的材料;要是縮小面積,每頭羊的面積就會小于6平方米。小歐拉卻向父親說,不用縮小羊圈,也不用擔(dān)心每頭羊的領(lǐng)地會小于原來的計劃。他有辦法。父親不相信小歐拉會有辦法,聽了沒有理他。小歐拉急了,大聲說,只有稍稍移動一下羊圈的樁子就行了。父親聽了直搖頭,心想:世界上哪有這樣便宜的事情?但是,小歐拉卻堅持說,他一定能兩全齊美。父親終于同意讓兒子試試看。小歐拉見父親同意了,站起身來,跑到準(zhǔn)備動工的羊圈旁。他以一個木樁為中心,將原來的40米邊長截短,縮短到25米。父親著急了,說:那怎么成呢?那怎么成呢?這個羊圈太小了,太小了。小歐拉也不回答,跑到另一條邊上,將原來15米的邊長延長,又增加了10米,變成了25米。經(jīng)這樣一改,原來計劃中的羊圈變成了一個25米邊長的正方形。然后,小歐拉很自信地對爸爸說:現(xiàn)在,籬笆也夠了,面積也夠了。父親照著小歐拉設(shè)計的羊圈扎上了籬笆,100米長的籬笆真的夠了,不多不少,全部用光。面積也足夠了,而且還稍稍大了一些。父親心里感到非常高興。孩子比自己聰明,真會動腦筋,將來一定大有出息。
父親感到,讓這么聰明的孩子放羊?qū)嵲谑羌翱上Я?。后來,他想辦法讓小歐拉認(rèn)識了一個大數(shù)學(xué)家伯努利。通過這位數(shù)學(xué)家的推薦,1720年,小歐拉成了巴塞爾大學(xué)的大學(xué)生。這一年,小歐拉13歲,是這所大學(xué)最年輕的大學(xué)生。
今天,我讀了《數(shù)學(xué)家的故事》,讓我印象最深的是數(shù)學(xué)家華羅庚。
華羅庚(19xx——1985年)出生在江蘇省金壇縣,小時候是個調(diào)皮、貪玩的孩子,可是對數(shù)學(xué)卻很感興趣。他在讀完中學(xué)后,因?yàn)榧依镓毟F,交不起學(xué)費(fèi),從此華羅庚失學(xué)了,他回到家后只能依靠賣點(diǎn)小東西生活。
不能上學(xué)并沒有阻擋華羅庚愛數(shù)學(xué)的勢頭,他從此以后便自己學(xué),一年到頭華羅庚幾乎每天都要用十幾個小時來學(xué)習(xí),勤奮好學(xué)的他走進(jìn)了數(shù)學(xué)王國。(1)1930年在熊慶來教授的幫助下,華羅庚到了清華大學(xué)數(shù)學(xué)系當(dāng)一名圖書管理員,他一人干幾個人的事,卻還在繼續(xù)自學(xué)。功夫不負(fù)有心人,華羅庚終于成了我國著名的數(shù)學(xué)家!
一天,法國數(shù)學(xué)家蒲豐請許多朋友到家里,做了一次試驗(yàn)。蒲豐在桌子上鋪好一張大白紙,白紙上畫滿了等距離的平行線,他又拿出很多等長的小針,小針的長度都是平行線的一半。
蒲豐說:“請大家把這些小針往這張白紙上隨便仍吧!”客人們按他說的做了。
蒲豐的統(tǒng)計結(jié)果是:大家共擲2212次,其中小針與紙上平行線相交704次,2210÷704≈3.142。
蒲豐說:“這個數(shù)是π的近似值。每次都會得到圓周率的近似值,而且投擲的次數(shù)越多,求出的圓周率近似值越精確?!?/p>
這就是著名的“蒲豐試驗(yàn)”。
隨著高次方程數(shù)值求解技術(shù)的發(fā)展,列方程的方法也相應(yīng)產(chǎn)生,這就是所謂“開元術(shù)”。在傳世的宋元數(shù)學(xué)著作中,首先系統(tǒng)闡述開元術(shù)的是李冶的《測圓海鏡》。
李冶(1192~1279)原名李治,號敬齋,金代真定欒城人,曾任鈞州(今河南禹縣)知事,1232年鈞州被蒙古軍所破,遂隱居治學(xué),被元世祖忽必烈聘為翰林學(xué)士,僅一年,便辭官回家。1248年撰成《測圓海鏡》,其主要目的就是說明用開元術(shù)列方程的方法?!伴_元術(shù)”與現(xiàn)代代數(shù)中的列方程法相類似,“立天元一為某某”,相當(dāng)于“設(shè)x為某某”,可以說是符號代數(shù)的嘗試。李冶還有另一部數(shù)學(xué)著作《益古演段》(1259),也是講解開元術(shù)的。
數(shù)學(xué)家的趣味小故事
1、數(shù)字趣聯(lián)
宋代大詩人蘇東坡年輕時與幾個學(xué)友進(jìn)京考試。他們到達(dá)試院時為時已晚??脊僬f:我出一聯(lián),你們?nèi)魧Φ蒙希揖妥屇銈冞M(jìn)考場??脊俚纳下?lián)是:一葉孤舟,坐了二三個學(xué)子,啟用四槳五帆,經(jīng)過六灘七灣,歷盡八顛九簸,可嘆十分來遲。
蘇東坡對出的下聯(lián)是:十年寒窗,進(jìn)了九八家書院,拋卻七情六欲,苦讀五經(jīng)四書,考了三番兩次,今日一定要中。
考官與蘇東坡都將一至十這十個數(shù)字嵌入對聯(lián)中,將讀書人的艱辛與刻苦情況描寫得淋漓盡致。
2、點(diǎn)錯的小數(shù)點(diǎn)
學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)不僅解題思路要正確,具體解題過程也不能出錯,差之毫厘,往往失之千里。
美國芝加哥一個靠養(yǎng)老金生活的老太太,在醫(yī)院施行一次小手術(shù)后回家。兩星期后,她接到醫(yī)院寄來的一張帳單,款數(shù)是63440美元。她看到偌大的數(shù)字,不禁大驚失色,駭?shù)眯呐K病猝發(fā),倒地身亡。后來,有人向醫(yī)院一核對,原來是電腦把小數(shù)點(diǎn)的位置放錯了,實(shí)際上只需要付63。44美元。
點(diǎn)錯一個小數(shù)點(diǎn),竟要了一條人命。正如牛頓所說:在數(shù)學(xué)中,最微小的誤差也不能忽略。
3、數(shù)學(xué)魔術(shù)家
1981年的一個夏日,在印度舉行了一場心算比賽。表演者是印度的一位37歲的婦女,她的名字叫沙貢塔娜。當(dāng)天,她要以驚人的心算能力,與一臺先進(jìn)的電子計算機(jī)展開競賽。
工作人員寫出一個201位的大數(shù),讓求這個數(shù)的23次方根。運(yùn)算結(jié)果,沙貢塔娜只用了50秒鐘就向觀眾報出了正確的答案。而計算機(jī)為了得出同樣的答數(shù),必須輸入兩萬條指令,再進(jìn)行計算,花費(fèi)的時間比沙貢塔娜要多得多。
這一奇聞,在國際上引起了轟動,沙貢塔娜被稱為數(shù)學(xué)魔術(shù)家。
4、工作到最后一天的華羅庚
華羅庚出生于江蘇省,從小喜歡數(shù)學(xué),而且非常聰明。1930年,19歲的華羅庚到清華大學(xué)讀書。華羅庚在清華四年中,在熊慶來教授的指導(dǎo)下,刻苦學(xué)習(xí),一連發(fā)表了十幾篇論文,后來又被派到英國留學(xué),獲得博士學(xué)位。他對數(shù)論有很深的研究,得出了著名的華氏定理。他特別注意理論聯(lián)系實(shí)際,走遍了20多個省、市、自治區(qū),動員群眾把優(yōu)選法用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
記者在一次采訪時問他:你最大的愿望是什么?
他不加思索地回答:工作到最后一天。他的確為科學(xué)辛勞工作的最后一天,實(shí)現(xiàn)了自己的諾言。
5、蒲豐試驗(yàn)
一天,法國數(shù)學(xué)家蒲豐請許多朋友到家里,做了一次試驗(yàn)。蒲豐在桌子上鋪好一張大白紙,白紙上畫滿了等距離的平行線,他又拿出很多等長的小針,小針的長度都是平行線的一半。蒲豐說:請大家把這些小針往這張白紙上隨便仍吧!客人們按他說的做了。
蒲豐的統(tǒng)計結(jié)果是:大家共擲2212次,其中小針與紙上平行線相交704次,22107043。142。蒲豐說:這個數(shù)是的近似值。每次都會得到圓周率的近似值,而且投擲的次數(shù)越多,求出的圓周率近似值越精確。這就是著名的蒲豐試驗(yàn)。
1251年,史天澤駐守真定,他興教育,勸農(nóng)桑,廣納賢士。在秋高氣爽的暮色中,一位59歲的儒士在學(xué)子們的簇?fù)硐绿ど狭苏娑窓璩强h的故土,他就是金元之際最偉大的數(shù)學(xué)家李冶。
一
李冶家學(xué)深厚,博覽群書,兼修文學(xué)、史學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)學(xué)。時人稱贊他“經(jīng)為通儒,文為名家”。
李冶(1192~1279),字仁卿,號敬齋,元代真定路欒城縣(今石家莊市欒城區(qū))人。他出生的年代,正是金朝由盛而衰的歷史時期。李冶父親李?是位博學(xué)多才的學(xué)者,在大興府尹胡沙虎手下任推官,母親姓王。
泰和八年(1208年),蒙古成吉思汗的軍隊開始向金朝進(jìn)攻。李?的上司胡沙虎是金朝臭名昭著的大權(quán)奸,“聲勢炎炎,人莫敢仰視”,動輒打罵同僚,甚至“虐殺不辜”。李?常據(jù)理力爭,置個人生死禍福于度外。但行走于虎狼之室,不得不小心。他為防不測,把妻兒送回故鄉(xiāng)欒城。少年李冶,就到欒城鄰縣元氏封龍書院求學(xué)。
至寧元年(1213年)胡沙虎篡權(quán)亂政,李?被迫辭職,隱居陽翟(今河南禹縣),從此不再過問政事。吟詩作畫,頗有名聲。父親的正直為人及好學(xué)精神對李冶深有影響。
李冶兒時本名李治,為什么改名李冶?后世有兩種解讀。一說李冶成年后熟讀史書,感慨唐高宗李治助長武則天專權(quán),導(dǎo)致大唐淪為武周,恥與李治同名,故改名李冶。一說金朝曾推崇儒學(xué),禁止平民和古代帝王同名,李冶就把李治減去一點(diǎn),改名叫李冶。
李冶自幼聰敏,博覽群書,興趣廣泛,對文學(xué)、史學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)學(xué)都很感興趣?!对际侣浴分姓f:“公(指李冶)幼讀書,手不釋卷,性穎悟,有成人之風(fēng)?!崩钜背Uf:“積財千萬,不如薄技在身?!庇终f:“金璧雖重寶,費(fèi)用難貯儲。學(xué)問藏之身,身在則有余?!彼贻p時曾與好友元好問一起外出求學(xué),拜文學(xué)家趙秉文、楊文獻(xiàn)為師。
正大七年(1230年),李冶赴洛陽應(yīng)試,被錄取為詞賦科進(jìn)士,一舉成名,時人稱贊他“經(jīng)為通儒,文為名家”。
二
國破家亡的命運(yùn),使李冶決絕了仕途,潛心研究學(xué)問。
李冶得中進(jìn)士,本是走向成功的標(biāo)志,同年踏進(jìn)仕途,被授予高陵(今陜西高陵)主簿,但此時金王朝已日薄西山,而崛起于草原的蒙古汗國已日漸強(qiáng)大,成吉思汗之子窩闊臺即位后,出兵攻入陜西,李冶任職屬地被蒙古軍隊占領(lǐng),所以,他被調(diào)往鈞州(今河南禹縣)任知事。公元1232年正月,蒙古軍繞過軍事重鎮(zhèn)潼關(guān)(今陜西潼關(guān)縣北),東下汴京(今河南開封),在三峰山大戰(zhàn),金軍大敗,不幾日,蒙古軍攻破鈞州城,李冶不愿投降,就換上平民服裝,北渡黃河進(jìn)入山西,這是他一生的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。仕途的悲涼,國土的淪喪,使得李冶從此走上了流亡之路。
李冶輾轉(zhuǎn)到了山西的忻縣、崞縣(今山西寧武、原平)之間,過著“饑寒不能自存”的生活。
公元1234年正月,金哀宗完顏守緒傳位于完顏承麟后自縊而死。末帝完顏承麟也被亂兵所害,金朝滅亡。
國破家亡的命運(yùn),使李冶決絕了仕途,只能潛心研究學(xué)問。年過四十歲的李冶經(jīng)過顛沛流離后,定居崞縣桐川。他雖生活艱苦,但有充足的時間研究學(xué)問。漫漫人生路,何處是歸途?李冶就在各種學(xué)問中充實(shí)自己,涉及數(shù)學(xué)、文學(xué)、歷史、天文、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)等。李冶不僅有先進(jìn)的哲學(xué)思想,而且在極為艱苦的條件下堅持做學(xué)問。他在桐川的居室十分狹小,常常不得溫飽,要為衣食奔波。但他卻以著書為樂,潛心學(xué)問。他的學(xué)生焦養(yǎng)直說他“雖饑寒不能自存,亦不恤也”,在“流離頓挫”中“亦未嘗一日廢其業(yè)”,“手不停披,口不絕誦,如是者幾五十年”。
同時代的學(xué)者硯堅評價李冶,只要目睹世間之書,無不熟讀,從不遺漏。
三
數(shù)學(xué)雖被古人排在六藝之末,但李冶認(rèn)為,數(shù)學(xué)是最有用的學(xué)問,于是他致力于數(shù)學(xué)研究。
1248年,李冶寫成了中國古代數(shù)學(xué)名著《測圓海鏡》,這是中國古代代數(shù)學(xué)具有劃時代意義的著作,是用“立天元一為某某”(即當(dāng)代數(shù)學(xué)設(shè)x為某某)解析高次方程的數(shù)學(xué)專著。后世學(xué)者們研究認(rèn)為,李冶這部代數(shù)學(xué)著作,比歐洲代數(shù)高次方程理論要早300多年,是13世紀(jì)世界最先進(jìn)的代數(shù)學(xué)理論專著。
金元之際,正是天元術(shù)啟蒙的時代。天元術(shù)是用數(shù)學(xué)符號列方程的方法。中國列方程的思想可追溯到東漢的《九章算術(shù)》。其中第8章《方程》,用文字?jǐn)⑹龇椒ń⒍畏匠?,但沒有明確的未知數(shù)。唐代王孝通《緝古算術(shù)》已能列出三次方程,但完全用幾何方法推導(dǎo)方程,難度很大,不易被一般人掌握。
宋代以前的方程理論一直受幾何思維束縛,方程次數(shù)不高于三次,高于三次方程就難以用幾何解析了。宋仁宗時任左班殿直賈憲寫成《黃帝九章算經(jīng)細(xì)草》9卷、《算法?鹿偶?卷,改進(jìn)了傳統(tǒng)開方法,創(chuàng)造了開方作法本源和增乘開方法,對古代數(shù)學(xué)理論做出了杰出貢獻(xiàn)。在歐洲,法國數(shù)學(xué)家帕斯卡在17世紀(jì)初創(chuàng)造了類似的代數(shù)學(xué),但是比賈憲晚了600年左右。
李冶治學(xué),不泥古,不唯書,既善于借鑒前人的成就,又勤于思考。有人問學(xué)于李冶,李冶回答:“學(xué)有三:積之之多不若取之之精,取之之精不若得之之深?!眻猿秩テ湓闫?,取其精華,善于發(fā)現(xiàn),勤于思考。
由于李冶擺脫了幾何思維的束縛,在方程解析方面取得了突破,他利用天元術(shù)熟練地列出六次方程,并完整解決了分式方程問題,用純代數(shù)方法降低方程次數(shù),他還發(fā)明了負(fù)號和一套相當(dāng)簡明的小數(shù)記法。在國外,直到16世紀(jì)末,小數(shù)才有了更好的記法。由于李冶掌握了一套完整的數(shù)字符號及性質(zhì)符號,他的方程已能用符號表示,改變了用文字描述方程的舊面貌,可稱為“半符號代數(shù)”。大約300年后,類似的半符號代數(shù)才在歐洲產(chǎn)生。
李冶的《測圓海鏡》共12卷,收入170多個問題,都是已知直角三角形中各線段、利用天元術(shù)求內(nèi)切圓和旁切圓的直徑問題。第一卷開頭,李冶列出了一幅“圓城圖式”,提出了170個與“圓城圖式”有關(guān)的問題,根據(jù)已知條件,分別計算出15個直角三角形各邊之長,繪出各三角形的容圓公式,計算出勾股和、勾股差,然后計算出勾弦和、勾弦差等。其中19題列出三次方程,13題列出四次方程,還有些題列出六次方程,還成功地用代數(shù)方法降低方程次數(shù)?!稖y圓海鏡》的成書標(biāo)志著天元術(shù)的成熟,李冶也正是因其在天元術(shù)方面的貢獻(xiàn),被后人譽(yù)為“宋元數(shù)學(xué)四大家”。
元代數(shù)學(xué)家朱世杰說:“以天元演之,明源活法,省功數(shù)倍?!鼻宕钤f:“立天元者,自古算家之秘術(shù);而《海鏡》者,中土數(shù)學(xué)之寶書也?!?/p>
四
李冶既是一代鴻儒,又有實(shí)用數(shù)學(xué)的杰出成就。他曾在封龍書院講學(xué),學(xué)子紛至沓來,以聆聽李冶教誨為樂事。
李冶寫成《測圓海鏡》后,到太原住了一個時期,藩府的官員曾請他出仕為官,他堅決謝絕了。后來,他到了山西平定,在那里,李冶與一代詞人元好問受到當(dāng)?shù)厝说木囱?。平定侯?也很尊重李冶和元好問,他經(jīng)常把他們接到自己府邸做客。時人常常將二人并稱“元李”。至元二年(1265年),平定州創(chuàng)建“四賢堂”,以祭祀金元時期文壇領(lǐng)袖,“四賢”就是指楊云翼、趙秉文、元好問和李冶,可見李冶在當(dāng)時名聲之高、影響之大。
蒲豐試驗(yàn)
一天,法國數(shù)學(xué)家蒲豐請許多朋友到家里,做了一次試驗(yàn)。蒲豐在桌子上鋪好一張大白紙,白紙上畫滿了等距離的平行線,他又拿出很多等長的小針,小針的長度都是平行線的一半。蒲豐說:“請大家把這些小針往這張白紙上隨便仍吧!”客人們按他說的做了。
蒲豐的統(tǒng)計結(jié)果是:大家共擲2212次,其中小針與紙上平行線相交704次,2210÷704≈3.142.蒲豐說:“這個數(shù)是π的近似值。每次都會得到圓周率的近似值,而且投擲的次數(shù)越多,求出的圓周率近似值越精確?!边@就是著名的“蒲豐試驗(yàn)”。
數(shù)學(xué)魔術(shù)家
1981年的一個夏日,在印度舉行了一場心算比賽。表演者是印度的一位37歲的婦女,她的名字叫沙貢塔娜。當(dāng)天,她要以驚人的心算能力,與一臺先進(jìn)的電子計算機(jī)展開競賽。
工作人員寫出一個201位的大數(shù),讓求這個數(shù)的23次方根。運(yùn)算結(jié)果,沙貢塔娜只用了50秒鐘就向觀眾報出了正確的答案。而計算機(jī)為了得出同樣的答數(shù),必須輸入兩萬條指令,再進(jìn)行計算,花費(fèi)的時間比沙貢塔娜要多得多。
這一奇聞,在國際上引起了轟動,沙貢塔娜被稱為“數(shù)學(xué)魔術(shù)家”。
工作到最后一天的華羅庚
華羅庚出生于江蘇省,從小喜歡數(shù)學(xué),而且非常聰明。1930年,19歲的華羅庚到清華大學(xué)讀書。華羅庚在清華四年中,在熊慶來教授的指導(dǎo)下,刻苦學(xué)習(xí),一連發(fā)表了十幾篇論文,后來又被派到英國留學(xué),獲得博士學(xué)位。他對數(shù)論有很深的研究,得出了著名的華氏定理。他特別注意理論聯(lián)系實(shí)際,走遍了20多個省、市、自治區(qū),動員群眾把優(yōu)選法用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
記者在一次采訪時問他:“你最大的愿望是什么?”
他不加思索地回答:“工作到最后一天?!彼拇_為科學(xué)辛勞工作的最后一天,實(shí)現(xiàn)了自己的諾言。
韋達(dá)
韋達(dá)(1540-1603),法國數(shù)學(xué)家。年青時學(xué)習(xí)法律當(dāng)過律師,后從事政治活動,當(dāng)過議會議員,在西班牙的戰(zhàn)爭中曾為政府破譯敵軍密碼。韋達(dá)還致力于數(shù)學(xué)研究,第一個有意識地和系統(tǒng)地使用字母來表示已知數(shù)、未知數(shù)及其乘冪,帶來了代數(shù)理論研究的重大進(jìn)步。韋達(dá)討論了方程根的多種有理變換,發(fā)現(xiàn)了方程根與分?jǐn)?shù)的關(guān)系,韋達(dá)在歐洲被尊稱為“代數(shù)學(xué)之父”。1579年,韋達(dá)出版《應(yīng)用于三角形的數(shù)學(xué)定律》,同時還發(fā)現(xiàn),這是π的第一個分析表達(dá)式。
主要著有《分析法入門》、《論方程的識別與修正》、《分析五章》、《應(yīng)用于三角形的數(shù)學(xué)定律》等,由于他貢獻(xiàn)卓著,成為十六世紀(jì)法國最杰出的數(shù)學(xué)家。
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