阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)

世界上最伟大的数学家有谁,一般公认的三大数学家是阿基米德、牛顿、高斯,如果再加一人,可能欧拉可以算数。

说起高斯、欧拉,很多人都知道他们是十分伟大的数学家,他俩的研究涵盖了数学方面的各个领域,堪称数学大厦基石一般的人物。牛顿也是一名伟大的数学家,他在数学方面的成就可能会被他物理学方面的光芒所掩盖,但是牛爵爷在数学方面的贡献也是他人难以望其项背的。牛顿跟莱布尼茨分别发明了微积分,微积分的重要性不必多说,是近现代数学的基础,研究高等数学,首先就要学习微积分。牛顿还发现了广义二项式定理,在解析几何、概率论、初等数论等领域都有着不小的贡献。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(1)

无论是高斯、欧拉还是牛顿,都是文艺复兴以后的人物,牛顿出生在十七世纪,高斯、欧拉是十八世纪生人。他们研究的数学十分高深,能够被称为最伟大的数学家,这点大家都好理解。但是阿基米德,一个生活在两千多年前的古希腊人,他又有什么资格跟这几位并称为最伟大的数学家呢?

确实,一般人想起几千年前的数学,最常想到的可能就是欧式几何。欧几里得编纂的《几何原本》可能是数学领域最有名,流传最广的著作之一,也是今天中学几何学的基础。《几何原本》名气很大,但是里面的知识点却是在常人可以理解的范围之内,只要中学努力学习,基本就可以掌握。还有就是大名鼎鼎的勾股定理,尽管在《几何原本》里也有关于勾股定理的阐述,这是由古希腊数学家毕达哥拉斯证明的,但实际上 ,早在公元前十一世纪,周朝的科学家商高就提出了勾三股四玄五的说法,所以我们更习惯称之为勾股定理。不管是《几何原本》里的知识点还是勾股定理,都是普通人努力学习之后就可以理解掌握的。这似乎是古代数学的特点,在当时也许是十分高深的学问,但到了今天成为人人都可以掌握的基础知识点。

然而,凡事总有例外,阿基米德研究的数学有很多即使放到今天也是普通人无法理解的,这也正是阿基米德的伟大之处,可以说他的数学思想是十分超前的。

公元前三世纪,阿基米德出生在希腊一个小村庄。阿基米德家里面是贵族,所以从小阿基米德就受到了良好的教育,长大以后,阿基米德又去亚历山大城跟随欧几里得学习,这也为他以后的发展奠定了基础。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(2)

阿基米德是一个极富传奇色彩的数学家、物理学家、哲学家,关于他的传说数不胜数。比如他最有名的一句话是“给我一个支点,我可以翘起地球”,实际上,这句话是他对自己发现的杠杆原理的一个宏观解释。除了这句话以为,还有很多有意思的小故事,彰显了阿基米德卓越的才能。

比如说中学必学的浮力定理:浮力=排开液体的重力=液体密度*排开液体体积*重力加速度,这个定理就是阿基米德发现的,也被称为阿基米德定律。关于这个定律,还有个有意思的小故事,当地国王让工匠打造了一个黄金皇冠,可是他无法确定工匠是否在里面掺假,因为这个皇冠重量跟当时给金匠的重量是一样的,于是就找来阿基米德想办法。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(3)

阿基米德苦思冥想,终于有一天在洗澡的时候受到了启发,他发现可以把皇冠放到水里,根据排除的体积判断皇冠是否掺假。于是他让国王找来跟皇冠一样重的金子,然后跟皇冠一起放入盛满水的容器里,然后分别量测排出水的体积。一量发现果然皇冠排出的水更多,证明了皇冠掺假了。

还有一个故事就是阿基米德利用镜子退敌的故事也让人印象深刻。话说当年阿基米德所在的叙拉古城遭遇罗马军队侵袭,罗马敌军从海上而来,而叙拉古城男丁都去打仗了,只剩下老弱病残,不是罗马军队对手。于是阿基米德就让全城老百姓拿出家里的镜子,然后让所有人拿镜子反射太阳光到敌军船上,最后引发了敌军战船火灾,敌军不攻自退。

这两个故事都十分具有传奇色彩,第一个故事还是有发生的可能性,第二个故事几乎是不可能发生的,因为利用镜子反光引火烧船,理论上或许可行,但实践起来根本无法做到。全城百姓没有经过训练,无法将所有镜子反光聚集到一个点上,战船不断移动,更是难以定位。然而不管怎么说,这些故事都是想表达阿基米德的聪明才智无人能及。

说了这些,再来看看阿基米德在数学方面的成就,阿基米德在数学方面的研究已经超越了普通数学的范畴,进入到了高等数学的范畴,可以说,他的很多研究放到今天可能有很多大学生都看不懂,甚至有些问题就算是数学专业的大学生都不一定能解决。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(4)

阿基米德是从欧几里得,却要比欧几里得更加厉害,他在几何、代数方面的研究不仅仅是对前人研究的总结那么简答,而是有了大大的深入细化。阿基米德已经初步具备了微积分思想,并且利用趋近思维计算出了球体的表面积和体积,这个问题放到今天如果让大学生去计算,相信很多人都算不出来。阿基米德对螺线也有很深的研究,他发现了等速螺线,并且给出了计算方法。对于抛物线、双曲线以及旋转形成的椎体阿基米德也研究的很透彻,给出了体积的计算方法。这些问题对于很多人来说,就算有老师教导一辈子都搞不清楚,但是阿基米德在两千多年前自己就研究明白了。不得不让人感叹 ,人与人之间的差距有时候真的比人与狗之间的差距还大。

阿基米德对数论也有一定研究,比如最著名的就是他提出了一个牛群问题。这个问题光看表述就十分复杂:太阳神有一个牛群,里面公母各异,共有白、黑、花、棕四个花色。在公牛里面, 白牛数等于棕牛数再加上黑牛数的三分之一又二分之一,黑牛数等于棕牛数加上花牛数的四分之一又五分之一,再加上全部棕公牛。花牛数是棕牛数加上白牛的六分之一又七分之一。而母牛呢,白母牛等于全部黑牛的三分之一又四分之一,而黑母牛又是全部花牛的四分之一加上五分之一,花母牛是全部棕牛的五分之一加六分之一,棕母牛是全部白牛的六分之一加七分之一。这还不算完,所有的黑白公牛一起可以组成一个正方形,而所有花棕公牛放一起可以组成一个正三角形,问牛的数量有多少。

看这个问题有没有一种晕头转向的感觉,如果设W、X、Y、Z分别表示白、黑、棕、花色的公牛数, w、x、y、z分别表示这白、黑、棕、花色的母牛数,那罗列表达式:

W=5/6X Y, X=9/20Z Y, Z=13/42W Y

w=7/12(X x), x=9/20(Z z), y=13/42(W w), z=11/30(Y y)

一共八个未知数,七个表达式,这样还不算太难,关键最后两句W X数量要组成一个正方形,也就是说是完全平方数,而Y Z数量要组成三角形,也就是说要是三角形。完全平方数就是类似1,4,9......n²(n是正整数)这样的数字,而三角数是1,3,6,10......n(n 1)/2 (n是正整数)这样的数字。

没有添加后两句的最小解牛的数量是50,389,082,而添加了最后两句,牛的数量最小值是:

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(5)

这个数字是两千多年以后由德国数学家研究才得出的,单单位数就有二十多万位,直到后来大型计算机的出现,才准确的写出了这个数字,以缩印的拷贝发表在杂志《趣味数学》上,合计47页。一般认为,阿基米德当年也不知道这个问题的答案,但是他提出的问题让大家研究了两千多年,促进了初等数论的发展。

国人看《三国演义》,会感叹一句孔明多智近于妖,而如果看了阿基米德生平,怕要感慨一句阿基米德多智近于神。只不过很可惜,阿基米德晚年所在的城市遭遇罗马军入侵,一代天神阿基米德被一个小兵杀死,让人叹息不已。

如果把阿基米德放到今天,凭借他的大脑肯定还是妥妥的一流数学家。实际上我们也会发现,几千年过去了,我们学习的数学真理都没有任何改变。数学不像其他学科,可能会不断的有新的理论推翻旧的理论,像一本好的数学教程,往往可以延续几千年,比如阿基米德的《论球和圆柱》《抛物线求积法》等等。而在我国民国时期也有一本十分有名的数学教程,是由由民国时期著名数学家教育学家刘薰宇先生编撰的数学丛书,著名物理学家杨振宁先生就曾经跟随学习,深受其益,对其大加赞赏。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(6)

这套丛书一共有三本,一本是《马先生讲数学》,主要讲如何用图解法求解一些四则运算问题,通俗易懂,特别适合小学生阅读。另一本是《数学趣味》,主要讲日常生活中碰到的数学问题,从生活常识中了解数学,不仅时候中小学生阅读,成人看了也会受益良多。第三本是《数学的园地》,这一册适合中学生阅读,里面讲了函数、连续、诱导函数、微分、积分和总集等概念及它们的运算法的基本原理。深入浅出,把一些比较复杂的数学概念讲解的通俗易懂。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(7)

这套数学丛书最大的优点就是将数学和生活常识结合起来,将每个知识点都讲的生动有趣又通俗易懂,小孩子可以从小学读到中学,常年在此获益。

阿基米德为什么会成为数学家(阿基米德多智近于神)(8)

很多小孩子上了中学以后数学成绩大幅度下降,家长跟着也着急上火。实际上中学那点数学知识没有特别困难,如果从小培养学习数学的兴趣,那还是有很大概率成为数学学霸的。而刘薰宇先生的这套数学丛书无疑是培养孩子数学兴趣的最佳选择。

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