數(shù)學家泰勒斯的貢獻
來源:糜可定的科學園 2009-01-14 13:29:44

泰勒斯在數(shù)學方面的劃時代貢獻是開始引入了命題證明的思想.命題的證明,就是借助一些公理或真實性業(yè)經(jīng)確定的命題來論證某一命題真實性的思想過程.它標志著人們對客觀事物的認識從經(jīng)驗上升到理論.這在數(shù)學史上是一次不尋常的飛躍.在數(shù)學中引入邏輯證明,它的重要意義可以從下面這幾個方面看出來:一、保證命題的正確性,使理論立于不敗之地;二、揭露各定理之間的內(nèi)在聯(lián)系,使數(shù)學構成一個嚴密的體系,為進一步發(fā)展打下基礎;三、使數(shù)學命題具有充分的說服力,令人深信不疑.證明命題是希臘幾何學的基本精神,而泰勒斯是希臘幾何學的先驅(qū).
歐德莫斯(Eudemus,約公元前335年)有資料可查的第一個科學史家,曾著《算術史》、《幾何學史》、《天文學史》,可惜均已失傳.普羅克洛斯(Proclus)是雅典柏拉圖學園晚期的導師,公元450年左右,給歐幾里得《幾何原本》卷Ⅰ作評注,寫了一個“幾何學發(fā)展概要”,通常叫做《普羅克洛斯概要》(Proclus'ssummary)(以下簡稱《概要》,見[10],pp.144—161),或叫《歐德莫斯概要》(Eudemiansummary),因為它主要取材于歐德莫斯的《幾何學史》.
《概要》寫道:“泰勒斯是到埃及去將這種學問(幾何學)帶回希臘的第一人.他自己發(fā)現(xiàn)了許多命題,又將好些別的重要原理透露給他的追隨者.他的方法有些是具有普遍意義的,也有一些只是經(jīng)驗之談.”
普羅克洛斯指出他發(fā)現(xiàn)的命題有:
(1)圓的直徑將圓平分.
普羅克洛斯說泰勒斯第一個證明了這個命題.多數(shù)學者認為他大概只是認識了這個性質(zhì)而不是確實證明了它..在《幾何原本》中,歐幾里得也只是作為定義提出來(卷Ⅰ定義17:直徑是通過圓心的直線,……將圓平分).M.康托爾(Cantor)推測,可能是受到某些圖形的啟發(fā).從埃及的紀念碑上?吹綄A分成若干扇形的圖,這些扇形顯然都是相同的.
(2)等腰三角形兩底角相等.
在《幾何原本》中,這是卷1命題5,也就是有名的“驢橋”.泰勒斯是用“相似”這個詞來描述相等角的,說明他還未將角作為具有大小的量,而是看作有某種形狀的圖形.這和古代埃及人的觀點一致.
(3)兩直線相交,對頂角相等.
這是《幾何原本》卷1命題15.
(4)有兩角夾一邊分別相等的兩個三角形全等.
這是《幾何原本》卷Ⅰ命題26.歐德莫斯在《幾何學史》中將這定理歸功于泰勒斯,并說他利用這定理測出從船只到岸邊的距離.具體怎樣測法,數(shù)學史家作過幾種猜測.T.希思(Heath)設計一種簡單易行的方法,其原理實際就是“一頂軍帽定河寬”:人站在岸邊,將軍帽戴得低一些,使得眼睛望著彼岸某一點,同時看到帽檐,這時,視線、河寬和身高構成一直角三角形.現(xiàn)在轉(zhuǎn)過身來,同樣順著帽檐看到此岸的一點,這一點和人的距離就是河寬.如要更精確一些,可制作一個工具,站在高處測量.
(5)對半圓的圓周角是直角.
這是第歐根尼的記截,他引用潘菲拉(Pamphila)的話,說泰勒斯從埃及人那里學到了幾何學,第一次在圓內(nèi)作內(nèi)接直角三角形,并為此宰了一頭牛來慶祝.但也有人說這是畢達哥拉斯發(fā)現(xiàn)勾股定理時的故事.
如果這記載可靠,那么泰勒斯的幾何學已經(jīng)達到相當高的水平,應該能夠掌握更多的知識,如三角形內(nèi)角和等于兩直角等.上述的命題看起來并不復雜,有些僅憑直觀就能判斷,然而泰勒斯不滿足于“知其然”,還要窮究“所以然”.歷史學家強調(diào)他證明了(至少是企圖證明)這些命題.在數(shù)學中引入證明的思想,這是難能可貴的.從此數(shù)學從具體的、實驗的階段過渡到抽象的、理論的階段,逐漸形成一門獨立的、演繹的科學.
其他的成就
泰勒斯是公認的希臘哲學鼻祖,他第一次沖破了超自然的鬼神思想的羈絆,去揭示大自然的本來面目.他看到一切生命都依賴于水,而水無處不在,于是斷言水是萬物的本質(zhì).而地球像一個圓盤,漂浮在浩瀚無垠的水中.這種觀點使他無法解釋日月食的現(xiàn)象.他可能寫過《航海天文學》,建議希臘的航海者按小熊星座去尋找北極,他們過去的習慣是看大熊星座.歐德莫斯說他已知按春分、夏至、秋分、冬至來劃分的四季是不等長的.在物理學方面,琥珀摩擦產(chǎn)生靜電的發(fā)現(xiàn)也歸功于他(見[11],中譯本p.11).
泰勒斯思想的影響是巨大的.在他的帶動下,人們擺脫了神的束縛,去探索宇宙的奧秘,經(jīng)過數(shù)百年的努力,出現(xiàn)了希臘科學的繁榮.泰勒斯首創(chuàng)之功,不可磨滅.
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