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(续上期)牛顿和莱布尼茨争的是微积分发明的优先权的大问题,而伯努利兄弟争的则是相对次要的小问题:所谓的“最速降线”问题.这个问题大致是说,一个光滑小球在一定高度上沿着一条光滑曲线降落到地面上,它沿着什么样的曲线降落时间最短(如图1)?凭直觉,似乎沿直线下降所用的时间最短.不过,那可大错特错了.这说明从常识出发、凭空想象所得到的判断往往不靠谱,从一点到地面的曲线数不胜数,随便想一下就知道有一段抛物线,一段舣曲线弧,等等.伽利略也曾研究过这样的问题,他说应是一段圆弧,看来,这个问题在当时还一直没有得到解决.于是约翰在1696年的《博学者学报》上把它提了出来,并向世界上的所有学者发出了挑战.当时,约翰可能已经有了一种解法,他是想借此向大家显示自己有多么了不起.1697年5月,《博学者学报》发表了五位学者的正确答案——一段旋轮线(也叫摆线).这五位学者是牛顿、莱布尼茨、雅各、约翰以及罗比达,他们可以说是17世纪末懂得微积分的仅有的五个人,但是,这个问题的真正意义是由此开创了比微积分更高深的一个数学分支——变分法.
其实,约翰提出这个问题是他和莱布尼茨早就商量好的,要故意难为别人的.莱布尼茨当然是针对牛顿的,当时,他们有了解法后,莱布尼茨劝约翰暂时不要发表,为的是难倒牛顿,以此表明自己的水平在牛顿之上.没想到,牛顿虽然很晚才知道这个问题,但他一晚卜.就把它给解决了.约翰则是想向他哥哥发出挑战.不管怎样,雅各也独立地得到了自己的解法.至于罗比达嘛,他可能有约翰的帮助吧……
这回轮到雅各向约翰反击了.在雅各论文的最后,他又提出了三类变分法的问题,其中要涉及到一个复杂的等周问题.雅各甚至指名道姓地向约翰提出挑战:如果约翰能在年底之前解决问题,那么就给他高额奖金!
年轻的约翰心浮气躁,还没看清问题的复杂性就提供了一个不完整的答案.雅各眼见弟弟中了招,心中暗喜,趁机狠狠地把他批判了一番,约翰只好仔细地重新再来.1701年,他们分别把自己的答案奇给了不同的刊物.雅各的论文很快就发表在了《博学者学报》上,而约翰寄给巴黎科学院的论文却直到1706年4月才被发表,这时雅各已经去世了.
学者之间的争斗,往往是长寿的一方更占便宜雅各只活了50岁,而约翰活到了80多.哥哥去世后近40年间,约翰总是抬高自己而极力贬低不能再张口辩解的哥哥.由于约翰的举动太过分,致使许多人对他产生了反感.但不管怎么说,一直到最近,仍然有不少科学史专家在研究这个“兄弟之争”,
一个巴掌拍不响,雅各和约翰固然各有各的缺点,有位数学史专家说雅各“任性、顽固、好争斗、报复心强”,这也许不错.但约翰好斗的程度绝对超过他哥哥,因为雅各的对手寥寥无几,而约翰几乎同所有的人都斗了个遍.雅各还在世时,约翰就已经同罗比达不和了,在罗比达和雅各先后去世之后,约翰义开始攻击英国数学家泰勒,引起泰勒的反击.闪人打了十几年的口水仗,直到1731年泰勒去世.泰勒一死,约翰就刻薄地说:“泰勒死了,我的对手们都死在了我的前头,还都比我年轻,这真是天意!在过去的15年中,泰勒是他们中的第六个……他们都攻击我、激怒我……”现代心理学也许能解释约翰的性格:由于哥哥妹妹太多,他没有得到过足够的父爱,也没有受到家里的重视,再加上哥哥的成就,嫉妒之心于是便不可遏制了,约翰十分自大,而且过于自负,脾气暴躁,如果只是好斗,那还情有可原,可是他竟然经常撒谎,而且喜欢夸大其词,甚至去抄袭他儿子的著作,这就不呵原谅了,
对于科学家来讲,不管个性中有多少缺点,学术成就当然还是算第一位的.雅各面广,约翰量多.从历史上看,开创性的工作是最重要的.在这方面,雅各具有独到的优势,与微积分平行发展的概率论,费马、帕斯卡、惠更斯等人都进行过研究,也都取得了一定的成就,但这些成就不能与微积分相提并论.一门数学学科差不多都是这样形成的:一开始有些难题,一般人肯定解不了,只有少数的天才能取得突破,于是乎他们成了这门学科的奠基人.但是一门学科的正式建立,往往需要去证明一个所谓的大定理,有时也称为基本定理,例如有代数学基本定理,微积分基本定理(这是由牛顿和莱布尼茨各自独立建立的)等.而概率论的基本定理——大数定律,可是由雅各一手创立的,在这方一面,约翰没有份儿,其他人也没有异议.但足,大数定律的发表与兄弟两人的相争却有关系.
数学上的争沦,结果往往都是负面的.雅各在去世前两年写了概率论的一本重要著作,书名叫《猜度术》.雅各去世时,手稿已接近完成,如果家庭关系正常,约翰应当是最有条件负责它的出版事宜的.可这俩兄弟关系不好路人皆知,而且雅各去世之后,约翰很快就同到了巴塞尔,并且继承了大学数学教授的席位.小小的巴塞尔现在变成了约翰的一统天下.雅各的遗孀深知这位兄弟的脾气,因此就把手稿藏匿了起来,没有发表.但是,雅各曾将他的主要思想告诉过他的侄子尼古拉(约翰的儿子也叫尼古拉,但与这个尼古拉不是一个人,许多书和文章把他们搞混了).尼古拉的父亲是雅各的弟弟,也是约翰的哥哥,他不是数学家,但同雅各的关系还可以.他的儿子尼古拉,接受并传播雅各的思想.这样,在尼古拉的协助下,这份手稿终于出版了,这时距离作者去世已经整整八年.《猜度术》虽然推迟出版,但终究得以问世,不能不说是一种幸运,要是再拖下去,这个被雅各称为主定理的大数定律,恐怕就会落在别人的名下喽.
好奇的同学一定想知道什么是大数定律吧,这说来也不难懂.你一定见过一角钱的硬币吧,我们可以把有l的那面称为正面,把另一面(有花儿的)称为背面,在许多情况下,我们要靠投硬币来做决定,甚至决定胜负.如果你喜欢看足球,就知道一开场裁判足靠掷硬币来决定两队在哪边的.如果不弄虚作假,谁也不知道投出的结果是正面还是背面,有一半的机会会得出正面,也有一半的机会会得出背面.这个1/2就是数学中的“概率”.同样的道理,在掷骰子时,得出1点(或其他某点)的概率是1/6.当然,1/2也好,1/6也好,这都不是实际进行试验的结果,若真正进行试验,则既可能得出正面,也可能得出背面,要是掷十次,一般也不一定正好是五次正面和五次背面,而且十次都是正面的可能性也是存在的,我们把“”称为“频率”.你一定会想到,当投掷的次数越多时,频率也就会越接近概率,即1/2.这就是大数定律.可这只是想当然得出的,实践是检验真理的标准,你可能想去真正做做试验来检验一下.历史上有许多人干过这事儿,其巾有不少人还足大科学家呢.这里简单说一下他们得到的结果,
法国大科学家布封曾让一个小孩向空中掷硬币4040次,掷出正面2048次,掷出正面的频率约为0.507.
英国数学家德·摩根让学生试验,掷4092次,掷出正面2048次,掷出正面的频率更接近1/2.
英国统计学家卡尔·皮尔逊亲自动手,掷硬币12000次,掷出正面6019次,掷出正面的频率约为0.5016.后来又掷24000次,掷出正面12012次,掷出正面的频率为0.5005,更接近概率1/2.
这就是概率论的第一个伟大的定理,不过,你用的硬币和骰子必须是“均匀”的才行,而且每次试验要在相同的条件下独立进行.还有一件事特别值得注意,就是频率与概率的偏差在有限次试验中并不一定是越来越小的.
(全文完)
其实,约翰提出这个问题是他和莱布尼茨早就商量好的,要故意难为别人的.莱布尼茨当然是针对牛顿的,当时,他们有了解法后,莱布尼茨劝约翰暂时不要发表,为的是难倒牛顿,以此表明自己的水平在牛顿之上.没想到,牛顿虽然很晚才知道这个问题,但他一晚卜.就把它给解决了.约翰则是想向他哥哥发出挑战.不管怎样,雅各也独立地得到了自己的解法.至于罗比达嘛,他可能有约翰的帮助吧……
这回轮到雅各向约翰反击了.在雅各论文的最后,他又提出了三类变分法的问题,其中要涉及到一个复杂的等周问题.雅各甚至指名道姓地向约翰提出挑战:如果约翰能在年底之前解决问题,那么就给他高额奖金!
年轻的约翰心浮气躁,还没看清问题的复杂性就提供了一个不完整的答案.雅各眼见弟弟中了招,心中暗喜,趁机狠狠地把他批判了一番,约翰只好仔细地重新再来.1701年,他们分别把自己的答案奇给了不同的刊物.雅各的论文很快就发表在了《博学者学报》上,而约翰寄给巴黎科学院的论文却直到1706年4月才被发表,这时雅各已经去世了.
学者之间的争斗,往往是长寿的一方更占便宜雅各只活了50岁,而约翰活到了80多.哥哥去世后近40年间,约翰总是抬高自己而极力贬低不能再张口辩解的哥哥.由于约翰的举动太过分,致使许多人对他产生了反感.但不管怎么说,一直到最近,仍然有不少科学史专家在研究这个“兄弟之争”,
一个巴掌拍不响,雅各和约翰固然各有各的缺点,有位数学史专家说雅各“任性、顽固、好争斗、报复心强”,这也许不错.但约翰好斗的程度绝对超过他哥哥,因为雅各的对手寥寥无几,而约翰几乎同所有的人都斗了个遍.雅各还在世时,约翰就已经同罗比达不和了,在罗比达和雅各先后去世之后,约翰义开始攻击英国数学家泰勒,引起泰勒的反击.闪人打了十几年的口水仗,直到1731年泰勒去世.泰勒一死,约翰就刻薄地说:“泰勒死了,我的对手们都死在了我的前头,还都比我年轻,这真是天意!在过去的15年中,泰勒是他们中的第六个……他们都攻击我、激怒我……”现代心理学也许能解释约翰的性格:由于哥哥妹妹太多,他没有得到过足够的父爱,也没有受到家里的重视,再加上哥哥的成就,嫉妒之心于是便不可遏制了,约翰十分自大,而且过于自负,脾气暴躁,如果只是好斗,那还情有可原,可是他竟然经常撒谎,而且喜欢夸大其词,甚至去抄袭他儿子的著作,这就不呵原谅了,
对于科学家来讲,不管个性中有多少缺点,学术成就当然还是算第一位的.雅各面广,约翰量多.从历史上看,开创性的工作是最重要的.在这方面,雅各具有独到的优势,与微积分平行发展的概率论,费马、帕斯卡、惠更斯等人都进行过研究,也都取得了一定的成就,但这些成就不能与微积分相提并论.一门数学学科差不多都是这样形成的:一开始有些难题,一般人肯定解不了,只有少数的天才能取得突破,于是乎他们成了这门学科的奠基人.但是一门学科的正式建立,往往需要去证明一个所谓的大定理,有时也称为基本定理,例如有代数学基本定理,微积分基本定理(这是由牛顿和莱布尼茨各自独立建立的)等.而概率论的基本定理——大数定律,可是由雅各一手创立的,在这方一面,约翰没有份儿,其他人也没有异议.但足,大数定律的发表与兄弟两人的相争却有关系.
数学上的争沦,结果往往都是负面的.雅各在去世前两年写了概率论的一本重要著作,书名叫《猜度术》.雅各去世时,手稿已接近完成,如果家庭关系正常,约翰应当是最有条件负责它的出版事宜的.可这俩兄弟关系不好路人皆知,而且雅各去世之后,约翰很快就同到了巴塞尔,并且继承了大学数学教授的席位.小小的巴塞尔现在变成了约翰的一统天下.雅各的遗孀深知这位兄弟的脾气,因此就把手稿藏匿了起来,没有发表.但是,雅各曾将他的主要思想告诉过他的侄子尼古拉(约翰的儿子也叫尼古拉,但与这个尼古拉不是一个人,许多书和文章把他们搞混了).尼古拉的父亲是雅各的弟弟,也是约翰的哥哥,他不是数学家,但同雅各的关系还可以.他的儿子尼古拉,接受并传播雅各的思想.这样,在尼古拉的协助下,这份手稿终于出版了,这时距离作者去世已经整整八年.《猜度术》虽然推迟出版,但终究得以问世,不能不说是一种幸运,要是再拖下去,这个被雅各称为主定理的大数定律,恐怕就会落在别人的名下喽.
好奇的同学一定想知道什么是大数定律吧,这说来也不难懂.你一定见过一角钱的硬币吧,我们可以把有l的那面称为正面,把另一面(有花儿的)称为背面,在许多情况下,我们要靠投硬币来做决定,甚至决定胜负.如果你喜欢看足球,就知道一开场裁判足靠掷硬币来决定两队在哪边的.如果不弄虚作假,谁也不知道投出的结果是正面还是背面,有一半的机会会得出正面,也有一半的机会会得出背面.这个1/2就是数学中的“概率”.同样的道理,在掷骰子时,得出1点(或其他某点)的概率是1/6.当然,1/2也好,1/6也好,这都不是实际进行试验的结果,若真正进行试验,则既可能得出正面,也可能得出背面,要是掷十次,一般也不一定正好是五次正面和五次背面,而且十次都是正面的可能性也是存在的,我们把“”称为“频率”.你一定会想到,当投掷的次数越多时,频率也就会越接近概率,即1/2.这就是大数定律.可这只是想当然得出的,实践是检验真理的标准,你可能想去真正做做试验来检验一下.历史上有许多人干过这事儿,其巾有不少人还足大科学家呢.这里简单说一下他们得到的结果,
法国大科学家布封曾让一个小孩向空中掷硬币4040次,掷出正面2048次,掷出正面的频率约为0.507.
英国数学家德·摩根让学生试验,掷4092次,掷出正面2048次,掷出正面的频率更接近1/2.
英国统计学家卡尔·皮尔逊亲自动手,掷硬币12000次,掷出正面6019次,掷出正面的频率约为0.5016.后来又掷24000次,掷出正面12012次,掷出正面的频率为0.5005,更接近概率1/2.
这就是概率论的第一个伟大的定理,不过,你用的硬币和骰子必须是“均匀”的才行,而且每次试验要在相同的条件下独立进行.还有一件事特别值得注意,就是频率与概率的偏差在有限次试验中并不一定是越来越小的.
(全文完)