在一般人看來,無窮、無限就是沒完沒了,沒有盡頭,沒有止境。過去,有人把無限看成是神秘的、不可捉摸的東西;也有人把無限看成是崇高的、神聖的東西。詩人哈萊曾寫詩頌揚無限:
我將時間堆上時間,世界堆上世界,將龐大的萬千數字,堆積成山,假如我從可怕的峰巔,暈眩地再向你看,一切數的乘方,不管乘千來遍,還是夠不著你一星半點。
也有人覺得無限是不可理解的。德國哲學家康德,就曾經為無限苦惱過。他說,無限像一個夢,一個人永遠看不出前麵還有多少路要走。看不到盡頭,盡頭是摔了一跤或者暈倒下去。
但是,盡管是摔了一跤或者暈倒下去,也不可能到達無限的盡頭。
微積分恰恰是運用這種被看作是不可理解的無限,創造出一種嶄新的數學方法,為解決大量的實際問題,為科學技術的發展,作出了十分寶貴的貢獻。
現在,微積分這棵參天大樹,已經是枝葉繁茂,果實累累,正在為人類作出更大的貢獻。
六、驚人的預言
自牛頓和萊布尼茲創立微積分到現在,已經三個世紀了。恩格斯說:在一切理論成就中,未必再有什麼像17世紀下半葉微積分的發明那樣,被看作是人類精神的最高勝利了。
下麵,講幾個早期的例子,看看微積分是怎樣推動自然科學向前發展的。
地球的模樣
18世紀的歐洲,隨著科學的進步,人們逐漸認識到地球不是一個很圓的球體,而是有一點扁,是一個扁球體。地球是怎樣扁法的呢?在那時卻有著兩種截然不同的認識,形成了兩個對立的學派。
一派是以法國巴黎天文台台長卡西尼為首的法國科學家。他們根據法國哲學家笛卡兒的宇宙學說,認為地球在南北兩極是伸長的,像一個直立的雞蛋。但是,牛頓利用力學原理,用微積分等數學工具,對地球的形狀進行了計算,算出地球的形狀在兩極是扁平的,扁平率為1230。這就形成了另一派。兩派爭論激烈,誰也說服不了誰。
為了讓事實作出回答,1735年,法國巴黎科學院同時派出兩支測量遠征隊,進行大地測量,以便判定誰是誰非。一支測量隊到南美秘魯的別魯安,另一支測量隊到北方的拉普蘭德。測量的結果,表明了地球是扁平的。
地球扁平形狀的確定,是牛頓力學的勝利,也是微積分的勝利。
哈雷的功績
彗星是一種特殊的天體。它有一顆明亮的彗頭,拖著一條美麗的彗尾。在很長的時期裏,人們不了解彗星是什麼東西,以為它在天上一出現,地上就要發生大災大難。
科學從它產生的那天起就是反對迷信的。1682年,英國天文學家哈雷,對那一年出現的一顆彗星進行了計算,又整理了從1337年以來有關彗星的記錄。他根據微積分計算出來的結果,宣布這顆彗星在1758年還要回來的。
1743年,法國數學家克雷羅,考慮到木星和土星對這顆彗星的影響,用微積分重新進行了計算。克雷羅指出:這顆彗星由於受木星和土星的影響,將不在1758年,而是在1759年再一次出現。到了1759年,這顆美麗的彗星果然又一次出現在夜空中。
這顆彗星的按期出現,證實了哈雷預言的正確,為了表彰哈雷的功績,後來,人們就把這顆彗星叫做“哈雷彗星”。
在我國史書上,有這顆彗星出現的最早和最完整的記載,第一次是在公元前611年。
把數算錯了
細心的科學家有時也會算錯數。根據推算,哈雷彗星將於1910年再一次出現。可是,因為在計算哈雷彗星軌道時算錯了數,他們曾預言在1910年,哈雷彗星會與地球迎麵相撞,一起毀掉。於是,教會乘機大作文章,說什麼1910年是“人類的末日”。有的人害怕地球與哈雷彗星相撞,趕忙賣掉財產,吃喝玩樂之後,跳樓自殺了。後來科學家發現軌道計算錯了,又重新進行了計算,結果是地球並不會與哈雷彗星迎麵相撞,而隻是穿過哈雷彗星的尾部。
一波未平,一波又起。又有人造謠說哈雷彗星的尾部是由劇毒氣體組成,人類即使不被哈雷彗星撞死,也會被劇毒氣體熏死。有人出主意,讓每家準備好大水缸,裝好水,等哈雷彗星一到,人立刻鑽進水缸裏去。還有的藥店,兜售什麼“彗星藥丸”,說吃了就可以不被毒死。