66對數的創立
對數是中學初等數學中的重要內容,那麼當初是誰首創“對數”這種高級運算的呢?在數學史上,一般認為對數的發明者是十六世紀末到十七世紀初的蘇格蘭數學家——納皮爾(1550-1617年)男爵。
在納皮爾所處的年代,哥白尼的“太陽中心說”剛剛開始流行,這導致天文學成為當時的熱門學科。可是由於當時常量數學的局限性,天文學家們不得不花費很大的精力去計算那些繁雜的“天文數字”,因此浪費了若幹年甚至畢生的寶貴時間。納皮爾也是當時的一位天文愛好者,為了簡化計算,他多年潛心研究大數字的計算技術,終於獨立發明了對數。
當然,納皮爾所發明的對數,在形式上與現代數學中的對數理論並不完全一樣。在納皮爾那個時代,“指數”這個概念還尚未形成,因此納皮爾並不是像現行代數課本中那樣,通過指數來引出對數,而是通過研究直線運動得出對數概念的。
那麼,當時納皮爾所發明的對數運算,是怎麼一回事呢?在那個時代,計算多位數之間的乘積,還是十分複雜的運算,因此納皮爾首先發明了一種計算特殊多位數之間乘積的方法。讓我們來看看下麵這個例子:
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14……
1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384……
這兩行數字之間的關係是極為明確的:第一行表示2的指數,第二行表示2的對應冪。如果我們要計算第二行中兩個數的乘積,可以通過第一行對應數字的加和來實現。
比如,計算64256的值,就可以先查詢第一行的對應數字:64對應6,256對應8;然後再把第一行中的對應數字加和起來:6+8=14;第一行中的14,對應第二行中的16384,所以有:64256=16384。
納皮爾的這種計算方法,實際上已經完全是現代數學中“對數運算”的思想了。回憶一下,我們在中學學習“運用對數簡化計算”的時候,采用的不正是這種思路嗎:計算兩個複雜數的乘積,先查《常用對數表》,找到這兩個複雜數的常用對數,再把這兩個常用對數值相加,再通過《常用對數的反對數表》查出加和值的反對數值,就是原先那兩個複雜數的乘積了。這種“化乘除為加減”,從而達到簡化計算的思路,不正是對數運算的明顯特征嗎?
經過多年的探索,納皮爾男爵於1614年出版了他的名著《奇妙的對數定律說明書》,向世人公布了他的這項發明,並且解釋了這項發明的特點。
所以,納皮爾是當之無愧的“對數締造者”,理應在數學史上享有這份殊榮。偉大的導師恩格斯在他的著作《自然辯證法》中,曾經把笛卡爾的坐標、納皮爾的對數、牛頓和萊布尼茲的微積分共同稱為十七世紀的三大數學發明。法國著名的數學家、天文學家拉普拉斯(PierreSimonLaplace,1749-1827)曾說:對數,可以縮短計算時間,“在實效上等於把天文學家的壽命延長了許多倍”。
67大戰食數獸
一天數學王國突然闖進一個三條腿怪獸,嚇得數字公民紛紛逃走。怪獸張開血盆大口,一口吞下數24。接著它又吞吃了另一個數44。奇怪的是,怪獸卻沒有吃數5。
數學王國最高統治者零國王連夜和數1大臣商量對策。數14首先迎戰怪獸。怪獸力大無比,數14被摔昏過去。數6和數35舉起弓箭,連連發射,可是一點也傷不著怪獸。數100挺槍衝向怪獸。怪獸張開大嘴,一口吃了數100,嚇得數6、數35扶起數14趕緊逃竄。
第二天,聰明的數1大臣想出了一個法子,派數60去迎戰怪獸。數60見怪獸衝了過來倒地一滾,變成了數2和數30,因為230=60。怪獸一見掉頭跑了。數60連忙又變成數12和數5,因為125=60。怪獸見狀掉轉頭又衝了過來。這時偵探數7回來報告說:“怪獸名叫食數獸。為了長出第4條腿,它專吃含因數4的數。”
零國王和數1大臣連夜商量對策,第二天,零國王親自出戰與怪獸大戰起來。
怪獸吞下零國王,倒地就死了。不一會兒,零國王領著幾個數字公民全走了出來。
原來零國王鑽進怪獸肚子裏,和這三個數作了連乘,結果都變成了0,怪獸就餓死了。眾人聽了,齊聲稱讚零國王既勇敢又聰明。