陈省身:微积术的发现与发展(为纪念牛顿诞⽣三百周年而作)

作者: 陈省身

来源: 《宇宙》

发布日期: 2022-12-28 08:00:07

本文详细介绍了微积术的发现与发展,特别强调了牛顿和莱布尼兹在微积术发展中的重要贡献,并追溯了微积术从希腊时代到近代的发展历程。

微积术的发现是人类文化史上一件划时代的⼤事。假使没有微积,我们不能想象近代的科成何景象。现在我们学习微积,一个中材的人,便可于短期内明了其原理。然而在发现的时候,即使极大的天才,亦须苦⼼孤诣,暗中摸索,才能获得⻔径。在我们已经利用了微积方法二百余年后的今日,追溯既往,考察一下它的发现的经过,便知前贤缔造的艰难,远⾮想象所及。

微积术的发现者,一般公认为牛顿(1642-1727)与莱布尼兹(1646-1716)二人。但照意大利数学史家Castelnuovo的研究,微积术的发展,从希腊时代一直到近代,是一个绵续的整体,牛顿与莱布尼兹二氏不过在其中⾛了最重要的一步。这话并没有估低了他们的功绩。在他们以前,所有的微积观念,是零星的。有了他们的工作,微积术才成为⼀个系统,才能应用到天⽂、物理、和一切其他科学。

牛顿发现微积术的时间,大约在1665年左右,当他二十四岁的时候。那年英国发生大疫,剑桥大学临时停课,他就回到故乡Woolsthorpe去,直到1667年才返剑桥。微积的观念大概是在他乡居的时候萌芽的。在他的⼀篇稿子中,日期是1665年十一月十三日,他解决了以下的问题:“已知若干个动体所经路线的关系,求其速度间的关系”。在此稿件中尚解决了若干个相关的问题,如求曲线的切线等。

这些观念,在他1666年十月的⼀篇稿子中更为成熟。此时氏已能解决十二个问题,其中最重要的是下列的几个:1. 求曲线的切线。2. 求曲线的曲率。3. 已知曲线的面积,求其性质。4. 求曲线的面积。5. 求曲线的长度。

微积术的发展在微积分术发展中最有功绩的,当推L. Euler(1707-1783),J. L. Lagrange(1736-1813),A. Cauchy(1789-1857),K. Weierstrass(1815-1897)四人。我们已经讲过,在牛顿与莱布尼兹手中的微积术,不过是一组有系统的方法,可用来解决一些问题的。这个时期可称为微积的直觉时期。

要为微积术立⼀可靠的基础,须对它的三个基本概念——实数、函数与极限——下一个明确的定义。这种努力,德国的数学家F. Klein称之为数学的算术化。

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