论述古希腊在数学方面的主要成就及对科学发展的影响

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2008-11-10
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阿基米德最有名的名言,就是:「给我一个立足点,我就可以
移动地球。」他一生专心研究科学上的体积和浮力问题,有一个有
趣的故事,就是当时候国王叫金匠打造一顶纯金的皇冠,国王因为
怀疑金匠加了杂物,就请阿基米德鉴定,阿基米德一直在想鉴定的
方法,就在他走进浴缸里洗澡的时候,看见满出去的水时,悟出体
积的原理,他高兴的跑出浴室,大叫:「我找到了!」一时忘了自
己是光著身体呢!另外,阿基米德还有几何方面的数学成就哩!

阿基米得是第一位讲科学的工程师,在他的研究中,使用欧几
理得的方法,先假设,再以严谨的逻辑推论得到结果,他不断地寻
求一般性的原则而用於特殊的工程上。他的作品始终融合数学和物
理,因此阿基米得成为物理学之父。

他应用杠杆原理於战争,保卫西拉斯鸠的事迹是家喻户晓的。
而他也以同一原理导出部分球体的体积、回转体的体积(椭球、回
转抛物面、回转双曲面),此外,他也讨论阿基米得螺线(例如:
苍蝇由等速旋转的唱盘中心向外走去所留下的轨迹),圆,球体、
圆柱的相关原理,其成就,在古时无人能望其项背。

阿基米得将欧几理得提出的趋近观念作了有效的运用,他提出
圆内接多边形和相似圆外切多边形,当边数足够大时,两多边形的
周长便一个由上,一个由下的趋近於圆周长。他先用六边形,以后
逐次加倍边数,到了九十六边形,求π的估计值介於3.14163和3.14286
之间。另外他算出球的表面积是其内接最大圆面积的四倍。而他最得
意的杰作是导出圆柱内切球体的体积是圆柱体积的三分之二倍。这定
理就刻在他的墓碑上,也成为他名垂千古的一大注记。

毕达哥拉斯(Pythagoras)是希腊的哲学家和数学家。出生在希腊
撒摩亚(Samoa)地方的贵族家庭,年青时曾到过埃及和巴比仑那里学
习数学,游历了当时世界上二个文化水准极高的文明古国。毕达哥
拉斯后来就到意大利的南部传授数学及宣传他的哲学思想,后来和
他的信徒们组成了一个所谓「毕达哥拉斯学派」的政治和宗教团体。

毕达哥拉斯是比同时代中一些开坛授课的学者进步一点;因为
他容许妇女(当然是贵放妇女而不是奴隶女婢)来听课。他认为妇
女也是和男人一样在求知的权利上平等,因此他的学派中就有十多
名女学者。这是其他学派所无的现象。

传说他是一个非常优秀的教师,他认为每一个都该懂些几何。
有一次他看到一个勤勉的穷人,他想教他学习几何,因此对此人
建议:如果这人能学懂一个定理,那麼他就给他一块钱币。这个人
看在钱份上就和他学几何了,可是过了一个时期,这学生对几何却
产生了非常大的兴趣,反而要求毕达哥拉斯教快一些,并且建议:
如果老师多教一个定理,他就给一个钱币。不需要多少时间,毕达
哥拉斯把他以前给那学生的钱全部收回了。

毕达哥拉斯是死在意大利科多拿城里,在一场城市暴动中,
他被人暗杀掉。他的坟墓现仍在意大利的这个古山城中,这坟墓就
像中国的馒头式坟。二千多年过去了,这坟还保留下来,可见人们
对这学者的重视。

毕氏建立毕达歌拉斯兄弟会,崇拜整数、分数为偶像,他们认
为透过对数的了解,可以揭示宇宙神秘,使他们更接近神,事实是
一个宗教性社团组织。入会时需宣誓不得将数学发现公诸於世,甚
至在毕氏死后,有成员因公开正12面体可由12个正五边形构成的发
现而被迫浸水致死。他们集中注意於研究自然数和有理数,特别是
完美数,它是本身正因数(除了本身之外)之和,例如:6=1+2+3、
28=1+2+4+7+14。他们认为上帝因为6是完美的,因此选择以6天创造
万物,且月亮绕行地球一周约28天。

毕氏建立毕达歌拉斯兄弟会后不久,撰造了「哲学家(philosopher)」
一词,在一次出席奥林匹亚竞赛时,弗利尤司的里昂王子问他会如何
描述自己,他回道:「我是一位哲学家。」他解释说:「有些人因
爱好财富而被左右,令一些人因热中於权力和支配而盲从,但是最
优秀的人则献身於发现生活本身的意义和目的。他设法揭示自然的
奥秘,热爱知识,这种人就是哲学家。」

「在一个直角三角形,斜边的平方是两股平方和。」这个定理
中国人(周朝的商高)和巴比伦人早在毕氏提出前一千年就在使用,
但一般人仍将定理归属於毕达歌拉斯,是因为他证明了定理的普遍性。
毕氏认为寻找证明就是寻找认识,而这种认识比任何训练所累积的经
验都不容置疑,数学逻辑是真理的仲裁者。

毕氏很少公开露面,他虽然向学生教授数学和哲学,但绝不允
许学生将之是外传,也因为兄弟会隐瞒数学发现,渐渐引起居民的
畏惧、妄想和猜忌。后来因学派介入了政治事件,与学校所在地科落顿
行政当局发生冲突,终於诱使居民毁了这学派,80岁时毕氏在一次夜
间骚乱中被杀,而避居国外的信徒,继续传播他们的数学真理。

对毕达歌拉斯而言,数学之美在於有理数能解释一切自然现象。
这种起指导作用的哲学观使毕氏对无理数的存在视而不见,甚至
导致他一个学生被处死。这位学生名叫希帕索斯,出於无聊,他
试图找出根号2的等价分数,最终他认识到根本不存在这个分数,
也就是说根号2是无理数,希帕索斯对这发现,喜出望外,但是
他的老师毕氏却不悦。因为毕氏已经用有理数解释了天地万物,
无理数的存在会引起对他信念的怀疑。希帕索斯经洞察力获致的
成果一定经过了一段时间的讨论和深思熟虑,毕氏本应接受这新
数源。然而,毕氏始终不愿承认自己的错误,却又无法经由逻辑
推理推翻希帕索斯的论证。使他终身蒙羞的是,他竟然判决将
希帕索斯淹死。这是希腊数学的最大悲剧,只有在他死后无理数
才得以安全的被讨论著。后来,欧几里德以反证法证明根号2是
无理数。
白痴火焰
2008-11-11
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数学?
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