錯!笛卡爾並不是第一個「想到平面直角座標系」的!
比他再早200多年,有一名叫做尼克爾·奧裏斯姆(Nicole Oresme)的家夥就已經在中世紀「想到」了!
不僅是平面直角座標系,他甚至有「想到」調和級數發散(即自然數倒數和趨於無窮)這樣高端大氣的知識,誠然是一位思想非常超前的天才。
那麽問題來了,為什麽他如此牛逼,卻不能像笛卡爾那樣有名呢?
簡單粗暴,我們來看看他們的畫像便知。
這是14世紀的奧裏斯姆畫像:
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這是17世紀的笛卡爾畫像:
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沒有對比就沒有傷害。前者雖然描繪得也是非常賣力、非常細膩,與後者一比,瞬間相形見絀,顯得尤為拙劣。
同樣道理,盡管奧裏斯姆也想到了平面直角座標系,但他的構想還是太樸素。
那會還沒有「縱座標」、「橫座標」的說法,奧裏斯姆稱之為「經度」和「緯度」(latitudo et longitudo)。
他發現,任何 兩個有對應關系變化的物理量 都可以表達在這樣的「經緯圖」上:
比如熱脹冷縮中,物體的溫度和膨脹長度;比如運動中,物體瞬時速度和時間……
奧裏斯姆發現了物理量和影像的普適連結,的確和笛卡爾的直角座標系有異曲同工之妙,但又有天壤之別。
奧裏斯姆主要想到的是把物理量關系表達為類似函式影像的東西,卻還尚未觸及平面直角座標系的真正潛能。
或許,出於平面直角座標系的通俗直觀,如今的我們也會疑惑:為什麽這麽簡單的東西非要到17世紀才發明呢?
小朋友,你這是把17世紀想得太好了。
來看看笛卡爾之前的人類在忙活點什麽吧:
1614年 納皮爾的【對數的奇妙規則的描述】,引入 對數和對數表
1591年 韋達 的【分析藝術引言】,引入大量符號,奠定 符號代數學 ,改良3次、4次方程式解法,指出 根與系數的關系
1585年 斯特凡的【十進算數】,普及 十進制小數 形式(但一直到1608年才由他人改良形成如今的「小數點」形式)
1572年 龐貝裏的【代數】,引入復數
1489年 韋德曼使用 「+」、「-」符號
1464年 雷格蒙塔努斯的 【論各種三角形】 ,研究物件包括平面三角形和球面三角形,其中出現 正弦定理
……
從這段歷史年表中我們不難看出, 在笛卡爾之前,代數、幾何已經各自起飛 。
所謂 代數 ,其實就是「用字母 代 替未知 數 」的數學(在此之前只能叫「算數」), 早期就是解方程式 。後來,人們在解 高次方程式 的過程中,引入了 復數 ,可見當時的代數的確非常成熟了,卻依舊沒有想到,任意方程式的根,不過就是函式影像的交點問題。
比起代數, 幾何 則是一門極其古老的學問,它花樣百出、姿勢多變,足以讓人類從公元前玩到公元後(歐幾裏得的【幾何原本】在公元前300年就有了)。人們還驚喜地發現,三角形尤為好玩,所以還單獨搞出一門幾何學的分支——三角學。 三角學 定義了三角函式,可以將形的問題轉化為計算,卻依舊沒有和代數真正連線。
一直到笛卡爾的平面直角座標系,這兩座數學宮殿的橋梁才得以建立。
(據說笛卡爾是望著天花板上爬動的小昆蟲發呆得到的靈感)
1637年,笛卡爾出版【幾何學】建立 解析幾何 ,距今近400年。
從那時起,人們才考慮到,呀!原來代數和幾何是完美互通的,是可以互相轉換、互相解決問題的!
數學家對代數與幾何的統一,宛如物理學家對電與磁的統一,都為人類開啟了新世界的大門。
從此之後,進入了數學史上 神仙打架 的17-18世紀。
接下來的人名個個都是 振聾發聵 , 數學也逐漸變態發育成了普通人看不懂的樣子XD :
1664-1672年 牛頓進行關於微積分的早期工作
1684年 萊布尼茲發表關於微積分的早期工作
1687年 牛頓發表【自然哲學的數學原理】,正式公布是他發明的微積分,開始神仙對打
1690年 白努利家族進行關於微積分的早期工作,開始神仙混戰
1696年 洛必達發表【無窮小分析】(第一本微積分教科書),解答了諸位神仙之前提出的問題,但遺留下了無窮小問題這個爛攤子
1704年 牛頓發表【求積法】(牛頓第一篇微積分論文)
1715年 泰勒發表【增量方法】(泰勒定理)
1734年 貝克雷發表【分析學家】,試圖收拾無窮小問題的爛攤子
……
(怎麽樣,這段是不是挺胎動的,反正我是胎動了,每次看都是熱血沸騰,蛇舞足蹈)
總之,笛卡爾的確不是第一個想到平面直角座標系的。
並且,把笛卡爾的數學成就籠統地說成是「想到平面直角座標系」,也著實有失偏頗。
他做的其實是建立解析幾何,打通了幾何與代數的連線,造就了又一次數學史上的「不鳴則已,一鳴驚人」。
後人將「平面直角座標系」稱為「笛卡爾座標系」,是對他一系列開創性成就的紀念,並不是簡單「想到」就可以的。
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參考資料:
尼克爾·奧裏斯姆百科
數學大事年表-數學家網
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自然哲學之數學原理,這個標題是什麽意思?
最後BB:
1、我買的白板快到了,接下來可以給大家 即時板書 講解數學分析的入門課程了!
這樣還可以省去很多做字幕和特效的時間(做字幕和特效是最影響進度的),應該可以做到「周更」了吧!
2、可以在我的視訊區看我的「數學胎教」系列視訊,主講「數學分析」,其中一期就有講到 本文開頭提到的調和級數發散問題 。
所謂數學分析,說白了就是比微積分再多「億點點細節」,但正是這「億點點細節」補足了牛頓時期微積分的各種瑕疵。
3、數學分析對應歷史線大概是1821年柯西的【分析教程】,距離如今2021年正好200年,這個時候的數學,已經非常精細化,如今已經可以作為數學系的基礎課程了。
但!e老師的課不一樣,e老師的課, 只需要初高中數學基礎 就可以聽懂~~(幻想N年後有人知乎提問:為什麽e老師之前沒有人想到「數學胎教」),但依舊有很多小朋友反映說,完全不知道我在說什麽(幻想失敗)……
所以我在想,或許我的「數學胎教」也可以再加入一些趣味數學八卦?
各位小朋友留言告訴e老師~
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