数学家的故事 (二)

 
5 Alexander the Great
 
先声明一下,Alexander the Great并不是数学家。他性子太急,做不了数学家。
 
Menaechmus(公元前380—-公元前320)是古希腊的大数学家,据说当过压力山大的老师。压力山大对一切都有紧迫感,问:有没有学习几何的捷径?他需要一个学习geometry 的shortcut。Menaechmus回答说:“O King, for traveling over the country, there are royal road and roads for common citizens, but in geometry there is one road for all.”
 
我很长时间都在困惑,为什么古希腊要被分为前后两个时期:Hellenic Age和Hellenistic Age。前期在欧洲,舞台中心是雅典,后期在非洲,舞台中心是埃及的Alexandria 。经过苦思冥想终于明白了,原因就在压力山大。这样就有必要将他揪出来亮亮相。
 
压力山大生于公元前356年的七月,死于公元前323的六月,满打满算还不到34岁。他这一辈子压力太大,恐怕没有过过一天安稳的日子。
 
在他13岁的时候,他爸给他请了Aristotle 做老师。Aristotle是Plato的学生,著名的哲学家,学问大得不得了。
 
压力山大的爸爸是当时希腊马其顿的国王Phillip 二世,估计也是一个虎爸,在他16岁时就让他缀学随自己南征北战。不光如此,在压力山大20岁时他自己就被人暗杀了,弄得压力山大不得不提前匆忙上位做国王。
 
接下来的日子压力山大也不肯给自己减轻压力,一路东征西讨,才十几年的功夫,愣是把希腊建成了一个庞大的帝国。
 
他在埃及建了一个新城,以他自己的名字命名,叫Alexandria。公元前332年,他在那里建立首都。
 
压力山大闲不住,打起仗来就停不下来。没办法,谁叫他打仗总赢呢?一直打到古老的印度,后来士兵都想家了,他才打道回府。
 
可能是压力太大了吧?公元前323年6月,风华正茂的Alexander the Great,在巴比伦死了。那年他33岁!
 
不久以后,他的老师Aristotle也死了。
 
于是人们将公元前323年做为古希腊前后期的分水岭。接下来的古希腊就步入Hellenistic Age了,也有人称之为Alexandria Age。古希腊数学的黄金时代,就要在Alexandria闪亮登场啦!
 
6 Euclid
 
Alexander the great 死了,他的帝国分裂成了三个国家。内战是少不了的,到了公元前306年,埃及牢牢控制在Ptolemy 的手中。Ptolemy一世是个开明的君主,这时就可以专注于精神文明的建设了。
 
他在Alexandria建了一所学院,叫博物馆。博物馆名气很大。它要叫第二,世上谁敢称第一?不光如此,他还聘请了当时各地有名的学者,收集了大量藏书。据说藏书有70多万册。
 
在众多的学者当中,有一位叫Euclid,是数学家。他写的《几何原本》,一直流传至今。非常遗憾,这么一位影响巨大的人物,世人对他的生平却所知甚少。
 
他是一位慈祥和蔼的老人,既谦逊又公正。他的几何原本,编辑整理了前人的工作,他力求准确地把荣誉赋予给真正的发明者。
 
据说有位学生在学习第一个定理时就问:“学这玩意,我能得到什么呢?” Euclid吩咐他的佣人:“给他几分钱吧,他想学有所获。”
 
估计几何在当时是高大上的东西,Ptolemy也心里痒痒,想学着玩玩。当然他没兴趣一个定义一个定理地学。做君王的谁有哪个耐心?他自然想找捷径。Euclid告诉他:“There is no royal road to geometry”。哈哈,历史有时就是惊人的相似。还记得同样想走捷径的Alexander the Great 吗?
 
古人最早接触的数是自然数,就是1,2,3,……,而在自然数中有一类特殊的数被称为素数。素数就是大于 1 但只能被 1 或者自己整除的数,比如2,3,5,7,等等,而4,6,8,9,等就不是素数,而是复合数。很自然碰到的问题就是,素数有多少呢?Euclid证明了有无穷多。证明很奇妙,用的是反证法。就是先假设只有有限多个素数,比如n个,然后再导出荒唐的结果,从而说明原来的假设有误。
 
他是这么证明的,假如只有n个素数,分别是p1,p2,……,pn。然后他又构造一个数N=p1 * p2* …* pn+1。然后他问,N是什么数呢?不能是素数啊,因为已假设素数只有n个,它们都比N小,所以只能是复合数,换句话说,应该有一个比它小的素数能够除尽它。但从N的构造中可以看出这样的素数并不存在,从而导致N既不是素数,又不是复合数,由此产生了矛盾。产生矛盾的根源在于假设是错的,所以素数有无穷多个。
 
几何原本有十三篇,其中第五篇专门讲解Eudoxus 的比例理论。据说成就最大的就是这篇。有兴趣的朋友可以读一读由Morris Kline写的“Mathematical Thought from Ancient to Modern Times”。
 
有人问,比例理论完全解决了无理数问题吗?没有!那还得再等两千多年。到了19世纪,一个叫Dedekind (1831—1916)的德国数家才把无理数的问题彻底解决了。

据估计Euclid可能生于公元前325年,卒于哪年?连估计都没有了,不能不说是个遗憾。

高枫大叶 发表评论于
轻松的文笔,实在科普文章
泥中隐士 发表评论于
写的很好望继续写。欧几里德之后的阿基米德又做了不少工作。
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