畢達哥拉斯創立希臘數學
俗話說,數學乃科學之王。無論是解說外在的物質世界,還是描寫內在的精神世界,都不能沒有數學。最早悟出在萬事萬物背後,都有數的法則在起作用的,是生活在2500年前的古希臘數學家、哲學家畢達哥拉斯。
畢達哥拉斯出生在愛琴海中部的薩摩斯島,也就是今天希臘東部的小島。畢達哥拉斯自幼聰明好學,他曾在名師門下學習幾何學、自然科學和哲學。還曾經曆經萬水千山,到巴比倫、印度和埃及,學習阿拉伯文明、印度文明,甚至還了解了中國的文明。
畢達哥拉斯學成之後,回到希臘,憑借他自己在學術上的建樹,深受世人的愛戴,創建了畢達哥拉斯學派,一邊從事教育,一邊從事數學研究。
畢達哥拉斯和他的學派在數學上有很多創造,尤其是對整數的變化規律很感興趣。他們還發現了勾股定律,研究了黃金分割,證明了正多麵體隻有五種形式——正四麵體、正六麵體、正八麵體、正十二麵體和正二十麵體。
在畢達哥拉斯所帶領的學派中,他們尊崇整數,認為整數最崇高,最神秘。“數即萬物”,也就是說,在宇宙間,各種事物的關係,都可以用整數或整數之比來表達。
畢達哥拉斯創立的希臘數學,是人類數學發展史上的一個豐碑,它開創了數學的新紀元,為後來數學的發展奠定了基礎,同時,也深刻地影響了後來歐洲幾個世紀的科學發展。
幾何學之父歐幾裏得
歐幾裏得生於雅典,他從小就接受了希臘古典數學以及其他多種學科的教育,三十歲時,他就成了希臘有名的學者。
歐幾裏得善於用簡單的方法解決複雜的問題。他在人的身影與身高正好相等的時刻裏,測量了金字塔影的長度,解決了當時無人能解的金字塔高度的大難題。
歐幾裏得還是位溫良敦厚的教育家。他治學嚴謹,循循善誘,反對投機取巧、急功近利的作風。有一次,國王希望找到一條學習幾何的捷徑。歐幾裏得便對國王說:“在幾何學裏,大家隻能走一條路,沒有專為國王鋪設的大道。”這句話成為千古傳誦的學習箴言。
古希臘的數學研究有著十分悠久的曆史,曾經也有過一些關於幾何學的著作,但是,這些著作都隻是討論某一方麵的問題,內容都不夠係統。經過長年的研究,歐幾裏得彙集了前人的成果,采用前所未有的獨特編寫方式,先提出定義、公理、公設,然後由簡到繁,證明了一係列定理,討論了平麵圖形和立體圖形,還討論了整數、分數、比例等,建立起一套完整的幾何學體係,並完成了《幾何原本》這部數學史上的巨著。
自從《幾何原本》問世後,它的手抄本就開始在民間流傳,直到1482年開始被大量地印刷發行。《幾何原本》還被翻譯成其他語言,流傳於世界各地。它在13世紀時,被傳入了中國。二千多年以來,《幾何原本》一直都被看作是學習幾何學的標準課本。我們現在學習的幾何學,就是由歐幾裏得創立的。
歐幾裏得編撰《幾何原本》,最偉大貢獻在於他對教材的編排和大綱的製訂。他首先挑選一套定理和公理,接著就認真編排這些定理和公理。全書循序漸進,邏輯性強。同時,他還在必要的地方補充了缺少的步驟,提出了缺少的證據。值得注意的是,在《幾何原本》中,也包含著大量的代數和數論內容。
歐幾裏得的《幾何原本》,對世界科學史上的諸多偉人都產生過深刻的影響。其中,受影響最深的是著名的物理學家艾薩克·牛頓。牛頓寫他自己的物理學方麵的《原理》一書,就是用“幾何”的形式寫成的。
由於歐幾裏得在幾何學方麵所取得的傑出成就,以及他的《幾何原本》對後世的深遠影響,所以,歐幾裏得被稱為“幾何學之父”。
希帕索斯發現無理數
畢達哥拉斯創立了希臘數學之後,覺得這實在是一件了不得的本事。他想,不能隻滿足於用數來算題解題,他還要試著用數的觀點去解釋世界。經過一番刻苦實踐,他提出″凡物皆數″的理論,數的元素就是萬物的元素,世界是由數組成的。
一天,畢達哥拉斯學派的成員們開完了一個學術討論會,坐著遊船出去領略山水風光,以驅散一天的疲勞。船航行在地中海海濱,藍色的海灣環抱著品都斯山;長長的希臘半島伸進海麵,就像明亮的鏡子上鑲著一粒珍珠。風和日麗,海風輕輕吹來,蕩起層層波浪,大家心裏都很高興。
這時,一個滿臉胡子的學者看著廣闊的海麵,興奮地說:“畢達哥拉斯先生的理論一點不錯,你們看這海浪,一層一層,波峰波穀,就好像奇數、偶數相間一樣,世界就是數字的秩序。”
“是的,是的。”一個正在搖槳的大個子說:“就說這小船和大海吧。用小船去量海水,肯定能得出一個精確的數字。一切事物之間都是可以用數字互相表示的。”
“我看不一定。”這時,坐在船尾的一個學者突然發話了,他沉靜地說:“要是量到最後,不是整數呢?”
“那就是個小數。”
“要是這個小數既除不盡,又不能循環呢?”
“不可能,世界上的一切東西,都可以相互用數直接準確地表達。”
可是,那個學者卻以一種不想再爭辯的口氣冷靜地說:“並不是世界上一切事物都可以用我們現在知道的數來互相表示。就以直角三角形來說吧,假如是等腰直角三角形,你就無法用一個直角邊準確地量出斜邊來。”
這個學者名叫希帕索斯,他在畢達哥拉斯學派中,是一個聰明、好學、很有獨立思考能力的青年數學家。
搖槳的大個子一聽這話就停下手來大叫著:“不可能,不可能,先生的理論置之四海皆準。”
希帕索斯眨了眨一雙聰明的大眼睛,伸出兩手,用兩個虎口比成一個等腰直角三角形說:“如果直邊是3,斜邊是幾?”“4”“再準確些?”“42”“再準確些?”
“424”“再準確些呢?”
大個子臉漲得緋紅,一時答不上來。
希帕索斯說:“你就再往後數上十位、二十位也不能算是最精確。我演算了很多,任何等腰直角三角形的一邊與斜邊,都不能用一個精確的數字表示。”
這話像一聲晴天的霹靂!全船立即響起一陣怒吼:“你竟敢違背畢達哥拉斯先生的理論,竟敢破壞我們學派的信條,竟敢不相信數字就是世界!”
希帕索斯這時倒十分冷靜,他說:“我這是個新的發現,就是畢達哥拉斯先生在世也會獎賞我的。你們可以隨便去驗證。”
可是,人們不聽他的話,憤怒地喊著:“叛逆!叛逆!先生的不肖門徒。”“打死他!打死他!”大胡子衝上來,當胸給了他一拳。希帕索斯抗議著:“你們無視科學,你們竟這樣無理!”“捍衛學派的信條永遠有理。”那個大個子衝了過來,猛地將希帕索斯抱起,說:“我們給你一個最高的獎賞吧!”說完,就把希帕索斯拋進了海裏。藍色的海水很快就淹沒了希帕索斯的軀體,吞沒了他的聲音。這時,天空飄過幾朵白雲,海麵掠過幾隻水鳥,靜靜的遠山綿延起伏,如一道屏風。一場風波過後,這地中海海濱又顯得那樣寧靜。希帕索斯發現了數學王國中的無理數,就這樣,以悲劇的形式開始,又以悲劇的形式結束了。