第25章 數學大發現(5)(2 / 3)

1910年,人們懷著緊張的心情,等來了哈雷彗星。可是,除了看見美麗明亮的哈雷彗星外,全世界安然無恙。

根據計算,哈雷彗星下一次將於1985年末出現。

發現海王星

太陽係有九大行星。由裏往外數,最外麵的三顆,依次是天王星、海王星和冥王星。這三顆行星,因為離地球越來越遠,不容易看到,所以一個比一個發現晚。

1781年,英國天文學家赫歇耳,用望遠鏡發現了天王星。在研究天王星運行軌道時,發現實際觀察的軌道,與根據力學原理,用微積分等數學工具計算出來的軌道不相符合。這是為什麼呢?當時就有人預言:在天王星的外麵,可能還存在著一顆尚未發現的新行星。可是,在無邊無際的天空,到哪兒去找這顆新行星呢?

64年過去了。到了1845年,英國劍橋大學數學係學生亞當斯,根據力學原理,利用微積分等數學工具,進行了一係列困難的計算,算出了這顆新行星的軌道。這年10月21日,他把計算的結果,寄給了英國格林威治天文台台長艾利,可惜沒有引起重視,也沒有人用望遠鏡去尋找這顆新行星。

比亞當斯稍晚,法國巴黎天文台青年科學家勒威耶,用微積分等數學工具,計算了由幾十個方程組成的方程組,算出了這顆新行星的軌道。1846年9月18日,勒威耶寫信給當時擁有詳細星圖的柏林天文台的伽勒。他在信中寫道:“請你把你們的天文鏡指向黃經326°外的寶瓶座內的黃道的一點上,你就將在離此點的1°左右的區域內,發現一個圓麵顯明的新行星。”伽勒於1846年9月23日夜間,就在離所指點相差52′的地方,發現了這顆新行星。人們給它取名海王星。

這顆新行星的發現,完全是根據力學原理,用微積分等數學工具算出來的。因此,人們稱海王星為一顆筆尖上的行星。

1915年,美國天文學家洛韋耳,用同樣方法算出了太陽係中最遠的一顆行星——冥王星的存在。1930年,美國的湯波真的發現了這顆行星。

利用微積分進行計算,人們還解決了月亮會不會撞到地球上的問題。

當時天文觀測的結果表明,月亮的軌道正在不斷縮小。人們開始擔心是不是有那麼一天,月亮會和地球相撞呢?後來用微積分計算,證明了月亮軌道的縮小是周期性的,縮到一定程度後還要開始膨脹,根本用不著杞人憂天,擔心月亮和地球相撞。

一門生命力強的學科,必須有堅實的理論基礎。微積分的基礎是極限理論。微積分創立於17世紀,可是極限理論的提出卻相當晚,它是在19世紀,由法國的柯西和德國的維爾斯特拉斯提出來的。

在極限理論產生之前,人們對微積分的基礎有著各種不同看法和爭論。當時,雖然在科學研究中廣泛使用微積分,可是對於什麼是微積分的基礎,卻沒有一個共同的認識。恩格斯說過:大多數人進行微分和積分,並不是由於他們懂得他們在做什麼,而是出於單純的相信,因為直到現在得出的結果總是正確的。

極限理論的產生,統一了人們的認識,推動了微積分的發展。

1960年,美國數學家魯濱遜運用數理邏輯的科學方法,把微積分建立在一種新的數學理論之上。科學家為了區別以極限理論為基礎的微積分,把在新基礎上建立起來的微積分叫做“非標準分析”。

非標準分析問世20年來,引起了數學界的廣泛注意,也產生了一些不同的看法。有的數學家認為,非標準分析比傳統的微積分更嚴謹,更適用於進行理論上的探索。也有的數學家認為,非標準分析把傳統微積分中豐富的思想砍掉了;個別人甚至把傳統微積分比做一個美女,說非標準分析是一具“美女的骷髏”。

認識在爭論中提高,科學在爭論中發展。明天的微積分,一定會更加完善、充實和有用!