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笛卡爾的一生既沒心形曲線也沒愛情,卻用一本書徹底顛覆了數學界
- 由 超級數學建模 發表于 足球
- 2021-08-21
勒內的作者是誰
你所學的
大多與他有關
在2600年的數學長河中,有這樣一位特立獨行的存在。他對後世的貢獻大到讓人驚訝,但他的名字相對來說,卻不是那麼響亮。
但是你對他的瞭解一定比你自己想象的多!
這尊大神就是笛卡爾,他不僅是
“現代哲學之父”
,更是一名改變了人類歷史走向的偉大數學家。
除了人人都知道的笛卡爾座標系之外,我們上學解方程用的那些
x、y、z、a、b、c
也都是他最先使用的。
還有,我們平時寫的指數的寫法也是他隨手發明的。
換句話說,隨便一本高中數學課本里,至少有一半的內容都和笛卡爾有關。
除了和解析幾何較勁,他還定義了
光的折射
、解釋了人視力不佳的原因,並順手
發明了最早的“眼鏡”
、發展了伽利略的運動理論、
發現了動量守恆理論
的原始版本。
笛卡爾的著作《論人》中的插畫
這樣的大神,今天超模君就帶你好好了解一下~
勒內·笛卡爾
特批的懶覺時光
1596年,笛卡爾出生於法國貴族家庭,剛出生的笛卡爾就生了一場大病,家人好不容易才把他救回來。
因此,勒內·笛卡爾的名字“勒內”一詞,在法語中就是
"重生"
的意思。
後來,他的父親再婚。笛卡爾便一直由外祖母撫養,父親忙到只有休假時才跟他見面。
這讓“留守兒童”的他,不理解父親的做法,覺得父親是不喜歡他。但事實上,正是因為有爸爸的幫助,
小笛卡爾才能接受最好的正規教育。
1607年,八歲的他進入耶穌會士皇家公學。別的同學都要早早回到學校上看,但校長竟然破例特許:
笛卡爾不用上早課,賴床到願意去上課時為止。
話說,大家猜猜宅男笛卡爾賴床幹嘛?做春秋美夢葛優躺嗎?
不不不!他竟然躺床看書思考人生!
而且他的枕邊總是堆放著哲學、數學、天文學和歷史的書籍,早年寂靜冥思中孕育著笛卡爾的數學思想。
從此,他養成了早上11點起床靜思的習慣,直到晚年。
但是,笛卡爾覺得天天躺床實在是太無聊了。於是激發了他對周圍世界的好奇心,抓著人就開始
“哲學三連問”
。
據說,小笛卡爾經常把口齒伶俐的保姆和老師們問到張口結舌,因此父親說他是
“小哲學家”
。
天才的奇思妙想
1614年畢業後,笛卡爾選擇在普瓦捷大學進修兩年。畢業後,父親打算讓他子承父業當律師。
普瓦捷大學笛卡爾畢業登記處
但是,笛卡爾拒絕了父親的安排,並說:“爸爸,我在家憋了那麼久,
世界那麼大,我只想去看看。
”於是他選擇
投筆從戎
,藉機遊歷歐洲。
因為那時,正是歐洲史上第一次大規模的30年國際戰爭時期,他從1617年起開始了長達10年的漫遊與軍旅生活。
正是這段軍旅生活,讓他萌生了研究數學的想法。
1617年,笛卡爾加入荷蘭軍隊,經過一座小鎮時,發現人們圍著一張公告議論紛紛。
原來, 當地的數學家比克曼釋出了一場有獎數學競賽活動,
公告上寫的就是競賽題目。
笛卡爾感到非常新奇有趣,於是默默地記下了題目。花了一整晚的時間去演算這道題。
第二天一早,笛卡爾急匆匆敲響了比克曼的家門, 遞上了他的答案。
比克曼漫不經心地接過答卷,才瞥了一眼,便驚訝了:
這個小夥子竟是懂數學的。
等到看完後,比克曼驚呆了:“這麼難的題都能解出來,不但全對,而且解法簡潔巧妙!”
這次巧遇使得兩人結識成為忘年交,經常進行數學辯論:
雙方都認為有必要創造一種將數學和物理學完全聯絡起來的方法。
至此之後,雖然笛卡爾仍然身處軍營,但卻從不上戰場,只是終日沉思數學哲學高深問題。
一天夜晚,他臥床休息時,突然眼前一亮,發現一隻小蜘蛛在天花板上一邊吐絲結網一邊上下爬動。
一隻蜘蛛成功激起了笛卡爾的數學興趣
,因為當時的他正思考幾何中的點如何才能在代數中表示出來呢?
於是,他帶著愉快而又焦急的心情入睡,而這晚註定是魔幻之夜,入睡後他連做了三個噩夢:
在第一個夢中,笛卡爾由於右腳無力而被一陣狂風吹得立足不穩;
(提醒所犯之錯)
第二個夢境,他被刮到一間風力不能施威的屋內被一聲霹靂喚醒,周圍充滿火花;
(真理降臨其身)
第三個夢裡,他先是拿著字典,後在一本書中讀到一句名句“我將追求什麼樣的生活道路?”
(開闢通向真理之路)
三夢驚醒夢中人,這讓他覺得上帝託夢,
“天將降大任於斯人也”
,這增強了他創立新學說的信心。
於是他又繼續思索那半空中的蜘蛛,靈光一閃,立即騰身起床。
在紙上畫了三條互相垂直的直線, 分別表示兩牆面的交線和牆與天花板的交線,用一個點表示空間的蜘蛛, 測出這點到三個平面的距離。
這樣,就可準確地標出蜘蛛在空中的位置。
這意味著,他從中獲得瞭解析幾何理論的線索。後來,他的這套想法就被人們稱之為“
笛卡爾座標系
”。
發表驚世之作
就這樣,小小計程車兵成功轉職成了數學家。
很快,笛卡爾便申請了退伍,躲到鄉下去專心研究哲學、數學、天文學、物理學、化學和生理學等領域,陸陸續續發表了多部重要的文集,還結識了數學家大佬梅森與歐洲主要學者。
1637年,天才不止會一門學問,他用法文匿名出版寫成了《方法論》,主要有三篇論文《屈光學》、《氣象學》和《幾何學》,併為此寫了一篇序言《科學中正確運用理性和追求真理的方法論》。
《方法論》
厲害的是,這部著作一反當時學術界的常規,用法文而不用複雜拉丁文撰寫,以便學渣渣也能閱讀。其中最為有名的是
《幾何學》
,這包括了他的數學成果。
在笛卡爾之前,幾何與代數是數學中兩個不同的領域。
他站在自然哲學的高度,認為古希臘人的幾何學太具象化了,束縛了想象力。對於當時流行的代數學,他覺得它太死板了只會使智商下線。
《幾何原本》作者歐幾里得(古希臘)
因此,他提出必須把幾何與代數的優點結合起來,建立一種
"真正的數學"
:
解析幾何。
幾何問題不僅可歸結成為代數形式,還可透過代數變換來發現幾何性質。
笛卡爾解析幾何學
笛卡爾的解析幾何
為後來
牛頓和萊布尼茲開發的微積分
提供了基礎,牛頓和萊布尼茲將無窮小微積分應用到切線問題上,從而使現代變數數學的這一分支得以發展。
由此可見,他所建立的解析幾何在數學史上具有劃時代的意義,被稱為
“解析幾何之父”。