登陆注册
10176800000021

第21章 惊人的预言

自牛顿和莱布尼兹创立微积分到现在,已经三个世纪了。恩格斯说:在一切理论成就中,未必再有什么像17世纪下半叶微积分的发明那样,被看作是人类精神的最高胜利了。

下面,讲几个早期的例子,看看微积分是怎样推动自然科学向前发展的。

地球的模样

18世纪的欧洲,随着科学的进步,人们逐渐认识到地球不是一个很圆的球体,而是有一点扁,是一个扁球体。地球是怎样扁法的呢?在那时却有着两种截然不同的认识,形成了两个对立的学派。

一派是以法国巴黎天文台台长卡西尼为首的法国科学家。他们根据法国哲学家笛卡儿的宇宙学说,认为地球在南北两极是伸长的,像一个直立的鸡蛋。但是,牛顿利用力学原理,用微积分等数学工具,对地球的形状进行了计算,算出地球的形状在两极是扁平的,扁平率为1230。这就形成了另一派。两派争论激烈,谁也说服不了谁。

为了让事实作出回答,1735年,法国巴黎科学院同时派出两支测量远征队,进行大地测量,以便判定谁是谁非。一支测量队到南美秘鲁的别鲁安,另一支测量队到北方的拉普兰德。测量的结果,表明了地球是扁平的。

地球扁平形状的确定,是牛顿力学的胜利,也是微积分的胜利。

哈雷的功绩

彗星是一种特殊的天体。它有一颗明亮的彗头,拖着一条美丽的彗尾。在很长的时期里,人们不了解彗星是什么东西,以为它在天上一出现,地上就要发生大灾大难。

科学从它产生的那天起就是反对迷信的。1682年,英国天文学家哈雷,对那一年出现的一颗彗星进行了计算,又整理了从1337年以来有关彗星的记录。他根据微积分计算出来的结果,宣布这颗彗星在1758年还要回来的。

1743年,法国数学家克雷罗,考虑到木星和土星对这颗彗星的影响,用微积分重新进行了计算。克雷罗指出:这颗彗星由于受木星和土星的影响,将不在1758年,而是在1759年再一次出现。到了1759年,这颗美丽的彗星果然又一次出现在夜空中。

这颗彗星的按期出现,证实了哈雷预言的正确,为了表彰哈雷的功绩,后来,人们就把这颗彗星叫做“哈雷彗星”。

在我国史书上,有这颗彗星出现的最早和最完整的记载,第一次是在公元前611年。

把数算错了

细心的科学家有时也会算错数。根据推算,哈雷彗星将于1910年再一次出现。可是,因为在计算哈雷彗星轨道时算错了数,他们曾预言在1910年,哈雷彗星会与地球迎面相撞,一起毁掉。于是,教会乘机大作文章,说什么1910年是“人类的末日”。有的人害怕地球与哈雷彗星相撞,赶忙卖掉财产,吃喝玩乐之后,跳楼自杀了。后来科学家发现轨道计算错了,又重新进行了计算,结果是地球并不会与哈雷彗星迎面相撞,而只是穿过哈雷彗星的尾部。

一波未平,一波又起。又有人造谣说哈雷彗星的尾部是由剧毒气体组成,人类即使不被哈雷彗星撞死,也会被剧毒气体熏死。有人出主意,让每家准备好大水缸,装好水,等哈雷彗星一到,人立刻钻进水缸里去。还有的药店,兜售什么“彗星药丸”,说吃了就可以不被毒死。

1910年,人们怀着紧张的心情,等来了哈雷彗星。可是,除了看见美丽明亮的哈雷彗星外,全世界安然无恙。

根据计算,哈雷彗星下一次将于1985年末出现。

发现海王星

太阳系有九大行星。由里往外数,最外面的三颗,依次是天王星、海王星和冥王星。这三颗行星,因为离地球越来越远,不容易看到,所以一个比一个发现晚。

1781年,英国天文学家赫歇耳,用望远镜发现了天王星。在研究天王星运行轨道时,发现实际观察的轨道,与根据力学原理,用微积分等数学工具计算出来的轨道不相符合。这是为什么呢?当时就有人预言:在天王星的外面,可能还存在着一颗尚未发现的新行星。可是,在无边无际的天空,到哪儿去找这颗新行星呢?

64年过去了。到了1845年,英国剑桥大学数学系学生亚当斯,根据力学原理,利用微积分等数学工具,进行了一系列困难的计算,算出了这颗新行星的轨道。这年10月21日,他把计算的结果,寄给了英国格林威治天文台台长艾利,可惜没有引起重视,也没有人用望远镜去寻找这颗新行星。

比亚当斯稍晚,法国巴黎天文台青年科学家勒威耶,用微积分等数学工具,计算了由几十个方程组成的方程组,算出了这颗新行星的轨道。1846年9月18日,勒威耶写信给当时拥有详细星图的柏林天文台的伽勒。他在信中写道:“请你把你们的天文镜指向黄经326°外的宝瓶座内的黄道的一点上,你就将在离此点的1°左右的区域内,发现一个圆面显明的新行星。”伽勒于1846年9月23日夜间,就在离所指点相差52′的地方,发现了这颗新行星。人们给它取名海王星。

这颗新行星的发现,完全是根据力学原理,用微积分等数学工具算出来的。因此,人们称海王星为一颗笔尖上的行星。

1915年,美国天文学家洛韦耳,用同样方法算出了太阳系中最远的一颗行星——冥王星的存在。1930年,美国的汤波真的发现了这颗行星。

利用微积分进行计算,人们还解决了月亮会不会撞到地球上的问题。

当时天文观测的结果表明,月亮的轨道正在不断缩小。人们开始担心是不是有那么一天,月亮会和地球相撞呢?后来用微积分计算,证明了月亮轨道的缩小是周期性的,缩到一定程度后还要开始膨胀,根本用不着杞人忧天,担心月亮和地球相撞。

一门生命力强的学科,必须有坚实的理论基础。微积分的基础是极限理论。微积分创立于17世纪,可是极限理论的提出却相当晚,它是在19世纪,由法国的柯西和德国的维尔斯特拉斯提出来的。

在极限理论产生之前,人们对微积分的基础有着各种不同看法和争论。当时,虽然在科学研究中广泛使用微积分,可是对于什么是微积分的基础,却没有一个共同的认识。恩格斯说过:大多数人进行微分和积分,并不是由于他们懂得他们在做什么,而是出于单纯的相信,因为直到现在得出的结果总是正确的。

极限理论的产生,统一了人们的认识,推动了微积分的发展。

1960年,美国数学家鲁滨逊运用数理逻辑的科学方法,把微积分建立在一种新的数学理论之上。科学家为了区别以极限理论为基础的微积分,把在新基础上建立起来的微积分叫做“非标准分析”。

非标准分析问世20年来,引起了数学界的广泛注意,也产生了一些不同的看法。有的数学家认为,非标准分析比传统的微积分更严谨,更适用于进行理论上的探索。也有的数学家认为,非标准分析把传统微积分中丰富的思想砍掉了;个别人甚至把传统微积分比做一个美女,说非标准分析是一具“美女的骷髅”。

认识在争论中提高,科学在争论中发展。明天的微积分,一定会更加完善、充实和有用!

同类推荐
  • 微生物密码(青少年科谱知识丛书)

    微生物密码(青少年科谱知识丛书)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。为此,我们特别编辑了这套“青少年科普知识”丛书,主要精选现代前沿科技的各个项目或领域,介绍其研究过程、科学原理、发展方向和应用前景等,使青少年站在当今科技的新起点寻找未来科学技术的契入点和突破口,不断追求新兴的未来科学技术。
  • 达尔文笔记

    达尔文笔记

    查尔斯·达尔文是英国博物学家,进化论的奠基人。22岁从剑桥大学毕业后,以博物学家的身份乘海军勘探船进行了历时五年的环球航行,观察并搜集了动植物和地质等方面的大量材料,经归纳整理与综合分析,形成了生物进化的概念,于1859年出版了震动当时学术界的《物种起源》一书,成为生物学史上的一个转折点。他提出的以自然选择为基础的进化学说,不仅说明了物种是可变的,对生物适应性也作了正确的解说,从而摧毁了各种唯心的特创论、目的论和物种不变论,使当时生物学各领域已经形成的概念和观念发生了根本的改变。
  • 历史与文化

    历史与文化

    在人类发展史上,曾经有许多灿烂辉煌的文明,他们推动人类的发展和进步,也给后人展示了极其丰富的文化内涵……本书分辉煌古中华、灿烂的世界文明、历史文化名人、文化的传承四大版块。
  • 小军迷告诉你:什么是轻武器

    小军迷告诉你:什么是轻武器

    枪,是小军迷最喜欢谈论的话题,因为在实战中,枪是不可缺少的武器之一,威力有时甚至比炮还大。和知名度很高的世界名枪零距离接触是每个小军迷的心愿,翻开《什么是轻武器》吧!撞击式燧发手枪、火帽式手枪、工艺枪、冲锋枪、突击步枪……这里是一个枪的世界,你这个小军迷所拥有的知识在这个浩瀚的枪支海洋里,知识显得是多么不足哦,请继续努力丰富自己的知识吧!
  • 环保与人类生活(青少年身边的环保丛书)

    环保与人类生活(青少年身边的环保丛书)

    “青少年身边的环保丛书”是一套自然科学类读物。环境问题的实质是社会、经济、环境之间的协调发展问题以及资源的合理开发利用问题。本丛书包括了人类生活、自然和生态等各种关系的方方面面,从而让青少年了解环境保护对我们的重要性,以环境保护为己任。在这里,既有令人感动的环保故事,又有深刻实用的环保知识,它会使我们每一个人都能成为一名守护地球家园的忠诚卫士。
热门推荐
  • 小儿心腹痛门

    小儿心腹痛门

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 御用老婆要罢工

    御用老婆要罢工

    五年前巧合被认识,被关注。五年后披荆斩棘的在一起。都说结婚后男人就变样儿,可是有没有搞错啊!他一米八几的三十多岁的大男人,怎么一到晚上就变的比三岁孩子还要无理取闹,不成熟,各种无厘头的要求。终于,在过度压榨下她决定行使中国公民的人身自主权:“姓夜的,我不干了!你奶奶的,罢工!罢工!”
  • 最让中学生感动的故事

    最让中学生感动的故事

    本书精心选取的许多感人的故事,从不同角度为你演绎了感动的真正内涵,让你在阅读的过程中感悟书中的清香,细细品味感动的香醇甘甜。愿感动像洒着晨辉的明月一样,照亮你心灵的天空。
  • 快乐工作,自在生活(MBook随身读)

    快乐工作,自在生活(MBook随身读)

    本书运用积极的入世态度,指导人们快乐地工作,更好地立足于职场;用超然物外的出世心境,使人们浮躁的心灵归于宁静。既提供了职场的经营之道,也解决了生活中的诸多难题,为人们从容地驾驭工作和生活指明了道路。
  • 玄和子十二月卦金诀

    玄和子十二月卦金诀

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 倾世废材逆天下

    倾世废材逆天下

    被封印了万年,心也随之沉寂,直到再次感觉到你气息的那一刻……万年前的事,早已经是过眼云烟,何必再执着呢!那一日,风雨交加,电闪雷鸣,她独自一人漫步于雨中,她后面跟着血陌。他说:“跟我回去,远离这个地方。”她喃喃的说:“我错了吗?是我害死了他。”……
  • 市声

    市声

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 冥婚来袭:鬼夫狠凶猛

    冥婚来袭:鬼夫狠凶猛

    生于九阴之时的我根本不信这世间有鬼物,所以在鬼节那日我才敢加班到凌晨。谁知点背的我真就撞到了灵异事件,撞鬼就撞鬼这也就算了,谁知道我的一句“我要嫁给鬼王天天收拾鬼。”结果我就真的一不小心嫁了,不过嫁的不是鬼王。撞鬼桥,饮鬼血,结冥婚,从此我便过上了与桃木剑,五帝钱各种符咒结缘的日子!可谁能告诉我,这些东西为什么对这只鬼一点用都没有,他还是会夜夜爬上我的床?我简直欲哭无泪,想死却又不敢死。可为什么每当我遇到危险的时候,他都犹如谪仙一样出现在我的面前,霸道的把我护在怀里,用那来自冥狱中阴冷的声音说:“游魂野鬼若敢动瑶儿一分,我必让他魂飞湮灭消失在这三界六道之中。妖界若敢动瑶儿一分,我必血洗妖界!”
  • 王俊凯我的爱神丘比特

    王俊凯我的爱神丘比特

    在这个纷扰的城市,许多人擦肩而过,如果遇到了,就不要放手,及时最后不能在一起,他也是你生命中最重要的过客。
  • 逆天少主

    逆天少主

    前世父亲为了锻炼她,她的生活无处不有着杀伐,背叛,一次意外身亡重生异世,这一世她拥有了以前没有的亲情,爱情,但......桃花也太多了一点吧!她要如何选择?