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1、牛顿与莱布尼兹创立微积分之解析摘 要:文章主要探讨了牛顿和莱布尼兹所处的时代背景以及他们的哲学思想对其创立广泛地应用于自然科学的各个领域的基本数学工具———微积分的影响。关键词:牛顿;莱布尼兹;微积分;哲学思想今天,微积分已成为基本的数学工具而被广泛地应用于自然科学的各个领域。恩格斯说过:“在一切理论成就中,未有象十七世纪下半叶微积分的发明那样被看作人类精神的最高胜利了,如果在某个地方我们看到人类精神的纯粹的和唯一的功绩,那就正是在这里。”[1](p.244)本文试从牛顿、莱布尼兹创立“被看作人类精神
2、的最高胜利”的微积分的时代背景及哲学思想对其展开剖析。一、牛顿所处的时代背景及其哲学思想“牛顿(IsaacNeLeibniz,1646-1716)生于德国。⋯⋯,1672年赴巴黎,在那里接触到惠更斯等一些数学名流,引其进入了数学领域,开始微积分的创造性工作。”[2](p.165)1684年莱布尼茨发表了数学史上第一篇正式的微积分文献《一种求极限值和切线的新方法》。这篇文献是他自1673年以来的微积分研究的概括与成果,其中定义了微分,广泛地采用了微分符号dx、dy,还给出了和、差、积、商及乘幂的微分法则
3、。同时包括了微分法在求切线、极大、极小值及拐点方面的应用。两年后,又发表了一篇积分学论文《深奥的几何与不变量及其无限的分析》,其中首次使用积分符号“∫”,初步论述了积分(或求积)问题与微分求切线问题的互逆问题。即今天大家熟知的牛顿-莱布尼茨公式∫baf(x)dx=f(b)-f(a),为我们勾画了微积分学的基本雏形和发展蓝图。“牛顿建立微积分是从运动学的观点出发,而莱布尼兹则从几何学的角度去考虑,所创设的微积分符号远远优于牛顿符号,并有效地促进了微积分学的发展。”[6](p.120)牛顿发现微积分(16
4、65-1666年)比莱布尼茨至少早了9年,然而莱布尼茨公开发表它的微积分文章比牛顿早3年。据莱布尼茨本人提供的证据说明他是在1674年形成了微分的思想与方法。如果说,牛顿建立微积分主要是从运动学的观点出发,而莱布尼兹则是从哲学的和几何学的角度去考虑,特别是和巴罗的“微分三角形”有密切关系,莱布尼兹称它为“特征三角形”。巴罗的微分三角形对莱布尼兹有着重要启发,对微分三角形的研究,使他意识到求切线和求积问题是一对互逆的问题。莱布尼兹第一个表达出微分和积分之间的互逆关系。莱布尼兹的许多研究成果和思想的发展,
5、都包含在从1673年起写的但从未发表过的成百页的笔记中。1673年左右,他看到求曲线的切线的正问题和反问题的重要性,他完全相信反方法等价于通过求和来求面积和体积。1684年,莱布尼兹发表第一篇微分学论文《一种求极大、极小和切线的新方法,它也适用于分式或无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》,对他以往的研究作了初步整理,叙述了微分学的基本原理,认为函数的无限小增量是自变量无限小变化的结果,且把这个函数的增量叫做微分,用字母d表示。1675-1676年间,他从求曲边形面积出发得到积分的概念,给出微积分基
6、本定理∫baf(x)dx=f(b)-f(a)。1686年莱布尼兹发表积分学论文《潜在的几何与分析不可分和无限》。1693年,他给出了上述定理的一个证明。以上这些都发表在《教师学报》上。将微分和积分统一起来,是微积分理论得以建立的一个重要标志。莱布尼兹出生在德国路德派诸侯与天主教诸侯之间的对立而引起的“三十年战争”结束前。为了改变宗教纷争的局面,莱布尼兹立志要发现一种新的天主教和路德教都能适合的关于实体的学说,以成为两派教会得以联合的哲学基础。虽然莱布尼兹的意图是不可能实现的,但他后来却因此提出了一种与
7、笛卡尔不同的实体学说———单子论。“单子论是莱布尼兹哲学的核心内容。莱布尼兹认为一切事物都由单子这种精神的实体构成的,这种‘单子’既非物质的而又具有一定的质,它是精神性的,莱布尼兹就把它比之于灵魂。只有精神的单子才是真实的存在的实体,从单子是不可分的,即没有部分的“单纯”实体这一点出发,莱布尼兹就推论出它的一系列特征:单子没有部分,它就不能以自然的方式通过各部分的组合而产生,或通过各部分的分解而消灭,因此它的生灭只能出于上帝的突然创造或毁灭;单子没有部分,就不能设想有什么东西可以进入其内部来造成变化,
8、这样,单子就成了各自独立或彻底孤立的东西,各单子之间不能有任何真正的相互作用或影响。单子之间没有量的差异,而只有质的不同。”[7](p.85)总之,莱布尼兹的基本观点是唯心主义的,也是形而上学的。他把宇宙的秩序都归因于上帝的预先决定。他肯定许多必然真理并非来自经验,他认为不但认识的对象都是由精神性的“单子”所构成。而且认识的主体也只能作为精神实体的心灵这种“单子”。他把一切发展变化都归因于上帝的“前定”,实际也就否定了真正的发展,这是他的观点的消极的一面
