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为什么在数学上,二次方也叫平方,三次方也叫立方,但是四次、五次等等,却没有特殊的叫法呢?今天呢,就来给大家讲一下这背后的思想内涵。 这里就要涉及到两种数学观,就是数学到底是在研究数,还是在研究行。换句话说,就是代数和几何,哪一个可以作为数学的基础?宇宙的本源? 在数学刚刚诞生的那个年代啊,也就是大约两千五百年以前,人们普遍认为代数是数学的基础,其中的代表性人物就是古希腊的哲学家贝达克拉斯,他最著名的一个观点就是数是万物的本源。 他还有另外一项重要的成就,就是发现了所谓的贝达格拉斯定理,也就是我们所熟知的勾股定理。但是正可谓成也萧何,败也萧何,正是这个让他引以为傲的定理,最终导 致了他思想的破灭。因为在必达格拉斯的数学体系中,世界上只存在有理数,也就是说,对于所有的数,要么本身就是一个整数,要么就是两个整数的比。 但是啊,如果我们画一个边长为一的正方形,再连接他的对角线,利用勾股定理就可以很容易算出来对角线的长度应该是根号二。那根号二可以写成哪两个整数的笔呢?在我们今天看来啊,根号二是一个五里数,以此他永远不可能写成两个整数之笔的形式。 但是在贝达格拉斯那个年代,人们还没有五里数这个概念,所以也就无法解释这件事情,这就直接动摇了贝达格拉斯学派的思想基础。更有甚者啊,他还导致了历史上的第一次数学危机。那从那以后呢,人们就意识到,用数来描绘宇宙是不可靠的,对吧?因为正 方形的对角线嘛,这是一个非常清楚,非常明白的几何图形,我们拿手和尺子都可以画出来,但是啊,却无法利用已有的数来描述他。于是啊,当时的人们就转而开始相信几何,认为几何图形才是数学真正的基础。数学家们的注意力也更多的集中到几何上来。 比如著名的古希腊三大学家阿吉米德、欧吉里德、阿波罗纽斯,他们的主要成就都是几何领域的。再比如,大哲学家布拉图,在他所创办的布拉图学员的大门上就写着,不懂几何者禁止入内, 甚至声称上帝就是几何学家。因此啊,那个时候,古希腊的人们就是从几何的角度来思考宇宙的本源。而平方与立方这些词正是来源于古希腊。二次方描述的是 几何图形的面积,因此,管它叫平方,英文就叫做 squire。 三次方描述的是几何图形的体积,因此就管它叫做立方,英文叫做 cube。 而四次方、五次方等等,却没有相对应的几何含义。因为我们画不出四维图形来,所以啊,就没有必要给他们起一个特殊的名字了。那以几何作为数学基础的这种观点,统治了西方一千五百年,直到文艺复兴后期才被打破。其中关键性的人物便是法国数学家迪卡尔, 他最重要的贡献哈,就是发明了直角坐标系,进而创立了解析几何。我们在中学课本上都讲过解析几何的思想内核就是用数来描述形,把代数与几何结合起来。那这一观点更重要的意义就在于,他把人们对于几何的信仰重新拉回到对数的信 上来,整个数学的基础再次回到代数上面。这一转变的意义是重大的,他直接导致了微积分的诞生。大家可以想象一下啊,就是如果没有用数来描述形这种观点,微积分是不可能产生的。微 飞机分的两大核心问题,一个是求曲线的切线,另外一个是求不规则的图形的面积。而这两个问题是不可能靠纯几何的方法来解决的, 因为我们面临的都是不规则图形啊。那你不规则的图形,我还想着想去用两脚进去量一量,拿尺子去测一测,从而测出他的准确数值,这显量是不可能的,不规则的图形,你怎么拿尺子量,怎么拿两角去测呢,对吧?所以, 所以啊,数学家们才会从代数的角度出发,借助无穷小量这个工具,完成了对不规则几何图形的精确研究。可以说啊, 一直到今天,我们仍然是将代数作为整个数学的基础的。并且呢,这一观点一再的深化,数学家们又将数学建立在算数的基础之上。当然,有人就说了哈,我们现在数学中不是依然还有几何这一分支吗? 是,现代的几何学也是建立在代数基础之上的,他跟你所想象的那种纯粹的几何图形截然不同。大家可以翻开一本现代几何的教材看一看哈,比如说我接下来给大家展示的这一页。
