1、1第九讲第九讲 微积分的历史微积分的历史（背景、发展与意义背景、发展与意义）马克思和恩格斯马克思和恩格斯非常重视微积分的非常重视微积分的创建，恩格斯曾有这的赞誉：创建，恩格斯曾有这的赞誉：“在一切在一切理论成就中，未必再有什么像十七世纪理论成就中，未必再有什么像十七世纪下半叶微积分的发明那样看作人类精神下半叶微积分的发明那样看作人类精神的最高胜利了。的最高胜利了。”2一、微积分名称的由来一、微积分名称的由来 在变量数学中，决定性的一步是在变量数学中，决定性的一步是1717世纪后半叶世纪后半叶由牛顿和莱布尼兹创始的微分法和积分法。微积分由牛顿和莱布尼兹创始的微分法和积分法。微积分的诞生，与其说是
2、全部数学史上的一个伟大的创举，的诞生，与其说是全部数学史上的一个伟大的创举，不如说是整个人类历史的一个伟大的创举。不如说是整个人类历史的一个伟大的创举。牛顿牛顿称微积分为称微积分为“流数术流数术”（fluxiousfluxious）,这这个名称逐渐被淘汰。莱布尼兹使用了个名称逐渐被淘汰。莱布尼兹使用了“差的计算差的计算”（calculus differentialiscalculus differentialis）与）与“和的计算和的计算”（calculus summatoriuscalculus summatorius）.后来，后来，“差的计算差的计算”变成了专门的术语变成了专门的术语“微分
3、学微分学”（differential differential calculus calculus）,约翰约翰 贝努利主张把贝努利主张把“和的计算和的计算”改改为为 3“求整计算求整计算”（calculus integraliscalculus integralis）,后来成后来成为专门术语为专门术语“积分学积分学”（integral integral calculus calculus），这就是西方微分学和积分学的来源，），这就是西方微分学和积分学的来源，两者结合起来叫微积分。在英文中简称两者结合起来叫微积分。在英文中简称calculus.calculus.4二、微积分建立的时代背景二、微积
4、分建立的时代背景n古代至中世纪的有关工作古代至中世纪的有关工作n导致微积分创立的几类基本问题导致微积分创立的几类基本问题n1717世纪前期的工作世纪前期的工作n牛顿创建微积分的工作背景和大致过程牛顿创建微积分的工作背景和大致过程n莱布尼茨创建微积分的工作背景和大致莱布尼茨创建微积分的工作背景和大致过程过程n牛顿、莱布尼茨工作的简单比较牛顿、莱布尼茨工作的简单比较n微积分的历史意义微积分的历史意义5古代至中世纪的有关工作古代至中世纪的有关工作 早在古代数学中，就产生了早在古代数学中，就产生了微分和积分微分和积分这两个这两个概念的思想萌芽，形成两种基本的数学运算。两者概念的思想萌芽，形成两种基本的
5、数学运算。两者分别地被人们加以研究和发展。分别地被人们加以研究和发展。积分思想出现在求面积、体积等问题中，在古积分思想出现在求面积、体积等问题中，在古中国、古希腊、古巴比伦、古埃及的早期数学文献中国、古希腊、古巴比伦、古埃及的早期数学文献中都有涉及这类问题的思想和方法。中都有涉及这类问题的思想和方法。历史上，积分思想先于微分思想出现，而不象今历史上，积分思想先于微分思想出现，而不象今天的天的数学分析数学分析所讲授的那样，先微分后积分。所讲授的那样，先微分后积分。6 中国魏晋时代的中国魏晋时代的刘徽刘徽在其在其九章算术注九章算术注（公（公元元263年）中，对于计算圆面积提出了著名的年）中，对于计
6、算圆面积提出了著名的“割割圆术圆术”，他解释说：，他解释说：“割之弥细，所失弥少。割之割之弥细，所失弥少。割之又割，以至于不可割，则与圆周合体，而无所失又割，以至于不可割，则与圆周合体，而无所失矣。矣。”这些都是原始的积分思想。这些都是原始的积分思想。又如，中国清代著名数学家又如，中国清代著名数学家李善兰李善兰独创的独创的“尖尖锥术锥术”，已使中国步入了微积分的大门。但还未形，已使中国步入了微积分的大门。但还未形成多大影响时，西方的微积分就传入了中国。成多大影响时，西方的微积分就传入了中国。如：古希腊的阿基米德（公元前如：古希腊的阿基米德（公元前287212）用）用边数越来越多的正多边形去逼近
7、圆的面积，称为边数越来越多的正多边形去逼近圆的面积，称为“穷竭法穷竭法”。7 16世纪以后，欧洲数学家们仍沿用阿基米德的世纪以后，欧洲数学家们仍沿用阿基米德的方法求面积、体积等问题，并不断加以改进。天文方法求面积、体积等问题，并不断加以改进。天文学家兼数学家学家兼数学家开普勒开普勒的工作是这方面的典型。他注的工作是这方面的典型。他注意到，酒商用来计算酒桶体积的方法很不精确，他意到，酒商用来计算酒桶体积的方法很不精确，他努力探求计算体积的正确方法，写成努力探求计算体积的正确方法，写成测量酒桶体测量酒桶体积的新科学积的新科学一书，他的方法的精华就是一书，他的方法的精华就是用无穷多用无穷多小元素之和
8、来计算曲边形的面积或体积小元素之和来计算曲边形的面积或体积。微分思想也在古代略见端倪，它是和求曲线的切微分思想也在古代略见端倪，它是和求曲线的切线问题相联系的，这是数学家们历来所关注的另一类线问题相联系的，这是数学家们历来所关注的另一类问题。问题。8 光学研究中，由于透镜的设计需要运用折射定光学研究中，由于透镜的设计需要运用折射定律、反射定律，就涉及切线、法线问题。这方面的律、反射定律，就涉及切线、法线问题。这方面的研究吸引了研究吸引了笛卡儿、惠更斯、牛顿、莱布尼兹笛卡儿、惠更斯、牛顿、莱布尼兹等人。等人。而在运动学研究中，要确定运动物体在某一点的运而在运动学研究中，要确定运动物体在某一点的运
9、动方向，就是求曲线上某一点的切线方向，这就需动方向，就是求曲线上某一点的切线方向，这就需要求作切线。要求作切线。9 意大利科学家伽利略主张自然科学研究必须进意大利科学家伽利略主张自然科学研究必须进行系统的观察与实验，充分利用数学工具去探索大行系统的观察与实验，充分利用数学工具去探索大自然的奥秘。这些观点对科学自然的奥秘。这些观点对科学(特别是物理和数学特别是物理和数学)的发展有巨大的影响。他的学生的发展有巨大的影响。他的学生卡瓦列里卡瓦列里创立了创立了“不可分原理不可分原理”。依靠这个原理他解决了许多现在。依靠这个原理他解决了许多现在可以用更严格的积分法解决的问题。可以用更严格的积分法解决的问
10、题。“不可分不可分”的的思想萌芽于思想萌芽于1620年，深受开普勒和伽利略的影响，年，深受开普勒和伽利略的影响，是希腊欧多克索斯的穷竭法到牛顿、莱布尼茨微积是希腊欧多克索斯的穷竭法到牛顿、莱布尼茨微积分的过渡。分的过渡。10导致微积分创立的几类基本问题导致微积分创立的几类基本问题n已知物体移动的距离表示为时间的函数，已知物体移动的距离表示为时间的函数，求物体在任意时刻的速度和加速度；反求物体在任意时刻的速度和加速度；反之，已知物体运动的加速度表为时间的之，已知物体运动的加速度表为时间的函数，求速度和距离。函数，求速度和距离。（这一问题不久人们发现，这一问题这一问题不久人们发现，这一问题是计算一
11、个变量对另一个变量的变化率是计算一个变量对另一个变量的变化率问题以及它的逆问题的特例。）问题以及它的逆问题的特例。）n求曲线的切线。求曲线的切线。11n求函数的最大值和最小值。求函数的最大值和最小值。（如抛射体获得最大射程时的发射角，行星离开太如抛射体获得最大射程时的发射角，行星离开太阳时的最远和最近距离等。阳时的最远和最近距离等。）n求曲线长；曲线围成的面积；曲面围成的求曲线长；曲线围成的面积；曲面围成的体积；物体的重心；一个体积相当大的物体积；物体的重心；一个体积相当大的物体（如行星）作用于另一物体上的引力等。体（如行星）作用于另一物体上的引力等。121717世纪前期微积分的工作世纪前期微
12、积分的工作 费尔马费尔马 (Fermat)(Fermat)是在是在牛顿和牛顿和莱布尼兹之前，在莱布尼兹之前，在微分和积分两个方面作出贡献最多的一个数学家。微分和积分两个方面作出贡献最多的一个数学家。费尔马费尔马求极大值与极小值的方法求极大值与极小值的方法(写于写于16361636年以前年以前)在求曲线的切线问题和函数的极大、在求曲线的切线问题和函数的极大、极小值问题上做出了重要贡献。用现代语言来说，极小值问题上做出了重要贡献。用现代语言来说，他都是先取增量，而后让增量趋于他都是先取增量，而后让增量趋于0 0。这正是微分。这正是微分学的实质之所在。学的实质之所在。费尔马费尔马还考虑了求抛物体的重
13、心问题。他是还考虑了求抛物体的重心问题。他是13用用求极大求极大、极小值的方法极小值的方法得到，而不是用求和的方得到，而不是用求和的方法。这使他的朋友罗贝瓦尔感到惊奇。但是，他居法。这使他的朋友罗贝瓦尔感到惊奇。但是，他居然没有看到这两类问题然没有看到这两类问题微分学问题和积分学问微分学问题和积分学问题题的基本联系，与的基本联系，与微积分基本定理微积分基本定理擦肩而过。擦肩而过。在数学史上，拉格朗日、拉普拉斯和傅立叶都在数学史上，拉格朗日、拉普拉斯和傅立叶都曾称曾称“费尔马费尔马是真正发明者。是真正发明者。”但但泊松泊松正确地指出，正确地指出，费尔马费尔马不应当享有这一荣誉。不应当享有这一荣誉
14、。14 另一个对微积分作出预言的是牛顿的老师另一个对微积分作出预言的是牛顿的老师巴巴罗罗 (I.Barrow(I.Barrow，1630163016771677)，他于，他于16301630年生于伦年生于伦敦，毕业于剑桥大学，他在物理、数学、天文和敦，毕业于剑桥大学，他在物理、数学、天文和神学方面都有造诣。他也是当时研究古希腊数学神学方面都有造诣。他也是当时研究古希腊数学的著名学者。他翻译了欧几里得的的著名学者。他翻译了欧几里得的几何原本几何原本，也是第一个担任剑桥大学卢卡斯讲座教授的人。也是第一个担任剑桥大学卢卡斯讲座教授的人。巴罗巴罗的贡献的贡献 16691669年，他辞去了他的教授席位，
15、并推荐牛年，他辞去了他的教授席位，并推荐牛顿取得此席位。顿取得此席位。16731673年他被任命为剑桥三一学院年他被任命为剑桥三一学院院长，院长，16771677年逝世。年逝世。15 巴罗最重要的著作是巴罗最重要的著作是1699-16701699-1670年发表的年发表的光光学和学和几何学讲义几何学讲义，在这本书中我们能够找到非常，在这本书中我们能够找到非常接近近代微分过程的步骤。他把作曲线的切线和曲接近近代微分过程的步骤。他把作曲线的切线和曲线的求积联系了起来，用现代符号表示就是：线的求积联系了起来，用现代符号表示就是：00(1),2.xxdyyzdxzdxdyzzdxydx 如果则；如果则
16、；（）如果，则（）如果，则 巴罗的确已经走到了微积分基本定理的大门口。巴罗的确已经走到了微积分基本定理的大门口。但在巴罗的书中，这两个定理相隔二十余个别的定理，但在巴罗的书中，这两个定理相隔二十余个别的定理，并且没有把它们对照起来，也几乎没有使用过它们。并且没有把它们对照起来，也几乎没有使用过它们。这说明，巴罗并没有从一般概念意义下理解这说明，巴罗并没有从一般概念意义下理解16他们。但是我们知道，只有一般概念才能阐明问题他们。但是我们知道，只有一般概念才能阐明问题的本质，才能开拓广阔的应用道路。的本质，才能开拓广阔的应用道路。到此为止，微积分这门学科的基础已经具备，到此为止，微积分这门学科的基
17、础已经具备，但象现在这样的微积分还没有。正如后来但象现在这样的微积分还没有。正如后来莱布尼莱布尼兹兹确切表达的：确切表达的：“在这样的科学成就之后，所缺少的在这样的科学成就之后，所缺少的知识引出问题的迷宫的一条线。即依照代数样式的知识引出问题的迷宫的一条线。即依照代数样式的解析计算法。解析计算法。”在创建微积分的过程中究竟还有多少事情要做在创建微积分的过程中究竟还有多少事情要做呢？呢？17 1 1）需要以一般形式建立新计算法的基本概念）需要以一般形式建立新计算法的基本概念及其相互联系，创立一套一般的符号体系，建立及其相互联系，创立一套一般的符号体系，建立计算的正确程序或算法。计算的正确程序或算
18、法。2 2）为这门学科重建逻辑上的一致的、严格的）为这门学科重建逻辑上的一致的、严格的基础。基础。第第1 1）项由）项由牛顿和莱布尼牛顿和莱布尼兹兹各自独立完成。各自独立完成。第第2 2）项由法国伟大的分析学家）项由法国伟大的分析学家A.LA.L柯西柯西（Cauchy,1789_1857Cauchy,1789_1857）及其他及其他1919世纪数学家世纪数学家完成。完成。18牛顿的微积分牛顿的微积分牛顿（牛顿（Isaac Newton，1642-1727）是历史上伟大）是历史上伟大的物理学家和数学家。的物理学家和数学家。他和莱布尼茨（他和莱布尼茨（Gottfried Leibniz，1646-
19、1716）一起发明了一起发明了微积分微积分，在，在光的色散和光的本质光的色散和光的本质方面取得方面取得了重要成就，更重要的是他建立了了重要成就，更重要的是他建立了万有引力理论万有引力理论，把，把天体的运动和地球上的运动统一起来，整个近代力学天体的运动和地球上的运动统一起来，整个近代力学和天体力学都是在他的基础上发展起来的。和天体力学都是在他的基础上发展起来的。19 法国数学家和天文学家法国数学家和天文学家拉普拉斯拉普拉斯（Pierre Laplace，1749-1827）曾经这样说过：）曾经这样说过：“不会产生不会产生两个牛顿，因为要发现的世界只有一个两个牛顿，因为要发现的世界只有一个。”在
20、牛 顿 的 墓 志 铭 上 刻 着 著 名 诗 人在 牛 顿 的 墓 志 铭 上 刻 着 著 名 诗 人 波 普波 普（Alexander Pope，1688-1744）优美的赞美诗句：）优美的赞美诗句：自然和她的法则在黑暗中隐藏自然和她的法则在黑暗中隐藏/上帝说，让牛顿上帝说，让牛顿去吧去吧/于是一切都已照亮于是一切都已照亮Nature and Natures Laws lay hid in night/God said:let Newton be/and all was20 虽然牛顿取得了这么多重要成就，但是他却是虽然牛顿取得了这么多重要成就，但是他却是一个很谦虚的人。他曾经说过：一个很谦
21、虚的人。他曾经说过：“我并不知道人家我并不知道人家是怎样看我的，但是在我自己看来，我就像一个在是怎样看我的，但是在我自己看来，我就像一个在海滩上玩耍的小孩儿，偶尔捡到一颗光滑而好看的海滩上玩耍的小孩儿，偶尔捡到一颗光滑而好看的鹅卵石，而真理的大海我并没有发现。鹅卵石，而真理的大海我并没有发现。”他在致胡克（他在致胡克（Robert Hooke，1635-1703）的）的一封信中也说过这样一句广泛流传的话：一封信中也说过这样一句广泛流传的话：“如果我如果我曾比别人看得更远一些，那是因为我站在巨人的肩曾比别人看得更远一些，那是因为我站在巨人的肩膀上。膀上。”21牛顿牛顿 生平生平 历史的发展有时候
22、充满了戏剧性。历史的发展有时候充满了戏剧性。1642年年1月月8日，伟大的意大利物理学家伽利略（日，伟大的意大利物理学家伽利略（Galileo Galilei，1564-1642）逝世。就像中国藏族的转）逝世。就像中国藏族的转世灵童一样，不到一年，牛顿于世灵童一样，不到一年，牛顿于1642年年12月月25日日（这是儒略历的日子，对应于现在公历的（这是儒略历的日子，对应于现在公历的1643年年1月月4日）出生于英国林肯郡（日）出生于英国林肯郡（Lincolnshire）的伍）的伍尔索普尔索普(Woolsthope)镇。镇。牛顿是个遗腹子，在出生前两个多月，他父亲牛顿是个遗腹子，在出生前两个多月，
23、他父亲就去世了。三岁的时候，他母亲改嫁，牛顿就和他就去世了。三岁的时候，他母亲改嫁，牛顿就和他祖母一起生活。在祖母一起生活。在11岁时，牛顿的继父又去世了，岁时，牛顿的继父又去世了，于是他母亲就带着他的一个弟弟和两个妹妹回到沃于是他母亲就带着他的一个弟弟和两个妹妹回到沃斯索普。从此以后，他们就在一起生活。斯索普。从此以后，他们就在一起生活。22 大约大约5岁的时候，牛顿被送到了邻近的乡村小学。岁的时候，牛顿被送到了邻近的乡村小学。在那里，牛顿平静地度过了在那里，牛顿平静地度过了9年的日子，家里人似乎年的日子，家里人似乎对于他没有什么太大的指望。牛顿有个舅舅叫艾司对于他没有什么太大的指望。牛顿有
24、个舅舅叫艾司考，他发现了牛顿的聪慧，在考，他发现了牛顿的聪慧，在1656年送他到格兰珊年送他到格兰珊公学学习。可是，到那里不久，母亲就把他招回来公学学习。可是，到那里不久，母亲就把他招回来帮助料理继父留下的田产。经过艾司考与格兰珊公帮助料理继父留下的田产。经过艾司考与格兰珊公学校长斯托克斯（学校长斯托克斯（J.Stokes）极力恳求他母亲，牛顿）极力恳求他母亲，牛顿才于才于1658年重返格兰珊公学。和当时英国的皇家中年重返格兰珊公学。和当时英国的皇家中学一样，格兰珊公学也是以教授希腊文与拉丁文文学一样，格兰珊公学也是以教授希腊文与拉丁文文法为主要科目的学校。在格兰珊公学的法为主要科目的学校。在
25、格兰珊公学的3年中，牛顿年中，牛顿学习十分努力，目的是为了考取当时最好的大学学习十分努力，目的是为了考取当时最好的大学剑桥大学。剑桥大学。1661年，牛顿如愿以偿地进入了剑桥年，牛顿如愿以偿地进入了剑桥大学的三一学院（大学的三一学院（Trinity College）。）。23 刚到剑桥大学的时候，牛顿依靠将食物与饮料刚到剑桥大学的时候，牛顿依靠将食物与饮料递送外卖这种勤工俭学方式来换取一日三餐。后来，递送外卖这种勤工俭学方式来换取一日三餐。后来，牛顿得到了奖学金。在著名几何学家巴罗（牛顿得到了奖学金。在著名几何学家巴罗（Isaac Barrow，1630-1677）教授的指导下，牛顿阅读了）教
26、授的指导下，牛顿阅读了开普勒（开普勒（Kepler，1570-1630）、笛卡尔（）、笛卡尔（Ren Descartes，1596-1650）、伽利略等人的科学书籍。）、伽利略等人的科学书籍。1665年，牛顿顺利地拿到了学士学位（年，牛顿顺利地拿到了学士学位（Bachelor of Art）。）。1665年初，伦敦发生了严重的鼠疫。剑桥大学年初，伦敦发生了严重的鼠疫。剑桥大学出于慎重考虑而把学生遣返回家。这样，牛顿于出于慎重考虑而把学生遣返回家。这样，牛顿于1665年年6月到月到1666年年12月在家乡伍尔索普呆了一年月在家乡伍尔索普呆了一年半的时间。半的时间。24 在科学史上，这段时期具有非
27、同寻常的重要性，在科学史上，这段时期具有非同寻常的重要性，因为牛顿在此期间几乎完成了他平生所有的重要发现。因为牛顿在此期间几乎完成了他平生所有的重要发现。下面这段话来自牛顿的个人回忆：下面这段话来自牛顿的个人回忆：16651665年初，我发现了级数逼近法和把二项式年初，我发现了级数逼近法和把二项式的任意次幂展开成这一级数的规则。同年的任意次幂展开成这一级数的规则。同年5 5月，我月，我发现了格里高利（发现了格里高利（James GregoryJames Gregory，1638-16751638-1675）和）和司罗斯（司罗斯（Rene-Francois de SluesRene-Franco
28、is de Slues，1622-16851622-1685）的切线方法。的切线方法。1111月，得到了直接流数法。次年月，得到了直接流数法。次年1 1月，月，提出了光的颜色理论。提出了光的颜色理论。5 5月，我开始学会反流数方月，我开始学会反流数方法法25 1668年，牛顿返回剑桥不久，获得了硕士学位年，牛顿返回剑桥不久，获得了硕士学位（Master of Art）。之后牛顿成为三一学院的一名）。之后牛顿成为三一学院的一名成员。成员。1669年，牛顿完成了关于流数法（微积分）年，牛顿完成了关于流数法（微积分）的论文，受到其导师巴罗的极力肯定，但牛顿并没的论文，受到其导师巴罗的极力肯定，但牛顿
29、并没有把这一成果发表，这造成了日后他和莱布尼茨关有把这一成果发表，这造成了日后他和莱布尼茨关于微积分发明权的长期争论。同年，巴罗决定放弃于微积分发明权的长期争论。同年，巴罗决定放弃自己的卢卡斯（自己的卢卡斯（Lucas）讲座教授席位，专心从事）讲座教授席位，专心从事神学研究，并且由于欣赏牛顿的才能，而推荐神学研究，并且由于欣赏牛顿的才能，而推荐27岁岁的牛顿继任这一职位。这在科学史上被传为一段佳的牛顿继任这一职位。这在科学史上被传为一段佳话，剑桥大学三一学院前至今还树立着这对师徒的话，剑桥大学三一学院前至今还树立着这对师徒的雕像。雕像。26怪异的牛顿怪异的牛顿 牛顿并不善于教学，他在讲授新近发
30、现的微积分牛顿并不善于教学，他在讲授新近发现的微积分时，学生都接受不了。但在解决疑难问题方面的能力，时，学生都接受不了。但在解决疑难问题方面的能力，他却远远超过了常人。还是学生时，牛顿就发现了一他却远远超过了常人。还是学生时，牛顿就发现了一种计算无限量的方法。他用这个秘密的方法，算出了种计算无限量的方法。他用这个秘密的方法，算出了双曲面积到二百五十位数。他曾经高价买下了一个棱双曲面积到二百五十位数。他曾经高价买下了一个棱镜，并把它作为科学研究的工具，用它试验了白光分镜，并把它作为科学研究的工具，用它试验了白光分解为的有颜色的光。解为的有颜色的光。开始，他并不愿意发表他的观察所得，他的发现开始，
31、他并不愿意发表他的观察所得，他的发现都只是一种个人的消遣，为的是使自己在寂静的书斋都只是一种个人的消遣，为的是使自己在寂静的书斋中解闷，他独自遨游于自己所创造的超级世界里。中解闷，他独自遨游于自己所创造的超级世界里。27后来，在好友哈雷的竭力劝说下，才勉强同意出版后来，在好友哈雷的竭力劝说下，才勉强同意出版他的手稿，才有划时代巨著他的手稿，才有划时代巨著自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理的问世。的问世。作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往作为大学教授，牛顿常常忙得不修边幅，往往领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了领带不结，袜带不系好，马裤也不纽扣，就走进了大学餐厅。有一次，他在向
32、一位姑娘求婚时思想又大学餐厅。有一次，他在向一位姑娘求婚时思想又开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。开了小差，他脑海了只剩下了无穷量的二项式定理。他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，他抓住姑娘的手指，错误的把它当成通烟斗的通条，硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也硬往烟斗里塞，痛得姑娘大叫，离他而去。牛顿也因此终生未娶。因此终生未娶。28 牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事，结果牛顿从容不迫地观察日常生活中的小事，结果作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓，作出了科学史上一个个重要的发现。他马虎拖沓，曾经闹过许多的笑话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，曾经闹过许多的笑
33、话。一次，他边读书，边煮鸡蛋，等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。等他揭开锅想吃鸡蛋时，却发现锅里是一只怀表。还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿还有一次，他请朋友吃饭，当饭菜准备好时，牛顿突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他突然想到一个问题，便独自进了内室，朋友等了他好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份好久还是不见他出来，于是朋友就自己动手把那份鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。等牛顿鸡全吃了，鸡骨头留在盘子，不告而别了。等牛顿想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已想起，出来后，发现了盘子里的骨头，以为自己已经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问
34、题。经吃过了，便转身又进了内室，继续研究他的问题。29 1688-1690年的政治生活扰乱了牛顿隐居生活的年的政治生活扰乱了牛顿隐居生活的理想。当时英国大学教授年薪理想。当时英国大学教授年薪200多英镑，但是与多英镑，但是与他所接触的贵族生活相比，牛顿感到这些报酬还是他所接触的贵族生活相比，牛顿感到这些报酬还是太少。牛顿为此曾向他的朋友、英国财政大臣哈里太少。牛顿为此曾向他的朋友、英国财政大臣哈里发爵士（发爵士（Lord Halifax）抱怨。）抱怨。1695年年3月月19日，哈日，哈里发推荐牛顿为皇家造币局局长，得到了皇帝的批里发推荐牛顿为皇家造币局局长，得到了皇帝的批准，年薪准，年薪500
35、多英镑。多英镑。1699年牛顿升任造币局总监，年牛顿升任造币局总监，年薪年薪1200-1500英镑。这使牛顿变得非常富有，要英镑。这使牛顿变得非常富有，要知道，牛顿在剑桥大学当学生的时候，一年的生活知道，牛顿在剑桥大学当学生的时候，一年的生活费也不过才费也不过才20多英镑多英镑。牛顿晚年牛顿晚年 30 随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了随着科学声誉的提高，牛顿的政治地位也得到了提升。提升。1689年，他被当选为国会中的大学代表。作为年，他被当选为国会中的大学代表。作为国会议员，牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科国会议员，牛顿逐渐开始疏远给他带来巨大成就的科学。他不时表示出对以他为代表
36、的领域的厌恶。同时，学。他不时表示出对以他为代表的领域的厌恶。同时，他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如他的大量的时间花费在了和同时代的著名科学家如胡胡克、莱布尼兹克、莱布尼兹等进行等进行科学优先权的争论科学优先权的争论上。上。1683-1684年，胡克、哈雷（年，胡克、哈雷（Edmund Halley，1656-1742）、雷恩（）、雷恩（Christopher Wren，1632-1723）等人先后发现了引力的平方反比定律，但是都无法证等人先后发现了引力的平方反比定律，但是都无法证明。为此，雷恩愿意以一本价值明。为此，雷恩愿意以一本价值40先令的书馈赠能证先令的书馈赠能证明这个定律
37、的人。胡克声称他已经得到了证明，但是明这个定律的人。胡克声称他已经得到了证明，但是不愿公开其结果；不愿公开其结果；31 1684年年8月，哈雷特意到剑桥询问牛顿，牛顿月，哈雷特意到剑桥询问牛顿，牛顿称这个问题他早已解决，并答应给哈雷一份证明。称这个问题他早已解决，并答应给哈雷一份证明。同年同年11月，牛顿如约将他的证明送给哈雷。哈雷立月，牛顿如约将他的证明送给哈雷。哈雷立即再次赶赴剑桥，劝说牛顿到皇家学会发表他的结即再次赶赴剑桥，劝说牛顿到皇家学会发表他的结果。果。1686年，万有引力理论的论文在皇家学会发年，万有引力理论的论文在皇家学会发表，而且皇家学会决定正式出版它。表，而且皇家学会决定正
38、式出版它。在一次皇家学会会议上，胡克声称他在几年前在一次皇家学会会议上，胡克声称他在几年前就已经证明了牛顿的上述结果，并且暗示牛顿是从就已经证明了牛顿的上述结果，并且暗示牛顿是从他那里得到这种知识的，牛顿对此非常气愤。他那里得到这种知识的，牛顿对此非常气愤。32 哈雷从中进行斡旋，试图息事宁人。他劝牛顿：哈雷从中进行斡旋，试图息事宁人。他劝牛顿：“胡克可能希望你可以在序言中提及他胡克可能希望你可以在序言中提及他”，但是这遭，但是这遭到了牛顿的拒绝。经过哈雷的再三劝说，牛顿最后才到了牛顿的拒绝。经过哈雷的再三劝说，牛顿最后才答应写下这样一段脚注：答应写下这样一段脚注：“牛顿、雷恩、胡克、哈雷牛顿
39、、雷恩、胡克、哈雷都从开都从开普勒的定律得到了引力定律普勒的定律得到了引力定律”。可是接下来又。可是接下来又出现了麻烦，即皇家学会没有经费出版牛顿的著作。出现了麻烦，即皇家学会没有经费出版牛顿的著作。最后，还是哈雷用自己的钱在最后，还是哈雷用自己的钱在16871687年出版了年出版了自然哲自然哲学之数学原理学之数学原理。1704年，牛顿的年，牛顿的光学光学出版。因为在附录中出版。因为在附录中牛顿详细论述了他的流数法，从而引起了和莱布尼牛顿详细论述了他的流数法，从而引起了和莱布尼兹关于微积分发明权的争论。兹关于微积分发明权的争论。33 晚年的牛顿开始致力于对神学的研究，他否定晚年的牛顿开始致力于
40、对神学的研究，他否定哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神哲学的指导作用，虔诚地相信上帝，埋头于写以神学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，学为题材的著作。当他遇到难以解释的天体运动时，竟提出了竟提出了“神的第一推动力神的第一推动力”的谬论。他说的谬论。他说“上帝上帝统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他统治万物，我们是他的仆人而敬畏他、崇拜他”。1727年年3月月20日，伟大的艾萨克日，伟大的艾萨克牛顿逝世。牛顿逝世。同其他很多杰出的英国人一样，他被埋葬在了威斯同其他很多杰出的英国人一样，他被埋葬在了威斯敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着：敏斯特教堂。他的墓碑上镌刻着：让人们欢呼这
41、样一位多么伟大的让人们欢呼这样一位多么伟大的 人曾经在世界上存在。人曾经在世界上存在。34莱布尼兹博学多才的数学符号大师莱布尼兹博学多才的数学符号大师莱布尼莱布尼兹兹（G.W.LeibnizG.W.Leibniz，1646164617161716）是是1717、1818世纪之交德国最重要世纪之交德国最重要的数学家、物理学家的数学家、物理学家 和哲学家，一个举世罕见的科和哲学家，一个举世罕见的科学天才。学天才。“一个千古绝伦的大智者一个千古绝伦的大智者”（罗素语，（罗素语，西方哲学史西方哲学史）35生平事迹生平事迹 莱布尼兹莱布尼兹16461646年出生于德国东部莱比锡的一个年出生于德国东部莱比
42、锡的一个书香之家，父亲是莱比锡大学的哲学教授，母亲出书香之家，父亲是莱比锡大学的哲学教授，母亲出生在一个教授家庭。莱布尼兹的父亲在他年仅生在一个教授家庭。莱布尼兹的父亲在他年仅6岁岁时便去世了，给他留下了丰富的藏书。莱布尼兹因时便去世了，给他留下了丰富的藏书。莱布尼兹因此得以广泛接触古希腊罗马文化，阅读了许多著名此得以广泛接触古希腊罗马文化，阅读了许多著名学者的著作，由此而获得了坚实的文化功底和明确学者的著作，由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。的学术目标。莱布尼兹莱布尼兹8 8岁自学拉丁文岁自学拉丁文，1414岁自学希腊文岁自学希腊文，15岁岁时，他进了莱比锡时，他进了莱比锡大学大学
43、学习法律，一进校便跟学习法律，一进校便跟上了大学二年级标准的人文学科的课程，还广泛阅上了大学二年级标准的人文学科的课程，还广泛阅读了读了培根、开普勒、伽利略培根、开普勒、伽利略等人的著作，并对他们等人的著作，并对他们的著述进行深入的思考和评价。的著述进行深入的思考和评价。36 在听了教授讲授欧几里德的在听了教授讲授欧几里德的几何原本几何原本的课程的课程后，莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。后，莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。20岁时，莱布尼兹转入阿尔特道夫大学。这一岁时，莱布尼兹转入阿尔特道夫大学。这一年，他发表了第一篇数学论文年，他发表了第一篇数学论文论组合的艺术论组合的艺术。这。这是一篇关于
44、数理逻辑的文章，其基本思想是出于想把是一篇关于数理逻辑的文章，其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文虽不够成熟，但却闪耀着创新的智慧和数学才华。虽不够成熟，但却闪耀着创新的智慧和数学才华。莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。投身外交界。1672出使巴黎，在那里结识了惠更斯出使巴黎，在那里结识了惠更斯及其他许多杰出的学者及其他许多杰出的学者。不久，。不久，莱布尼兹成了个第莱布尼兹成了个第一流的外交家。一流的外交家。37 在刚出访巴黎时，莱布尼兹对他那个时代的数在刚出访
45、巴黎时，莱布尼兹对他那个时代的数学几乎还一无所知。但他在学几乎还一无所知。但他在惠更斯惠更斯的指导下开始了的指导下开始了真正的数学教育。他深受真正的数学教育。他深受帕斯卡帕斯卡（那时候笛卡尔、那时候笛卡尔、帕斯卡和费尔马均已过世帕斯卡和费尔马均已过世）事迹的鼓舞，决心钻研事迹的鼓舞，决心钻研高等数学，并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人高等数学，并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作。他很快发现自己是一个天生的数学家。的著作。他很快发现自己是一个天生的数学家。1673年，莱布尼兹访问伦敦，被推荐为英国皇年，莱布尼兹访问伦敦，被推荐为英国皇家学会会员。他会见了许多数学家，学到了不少关家学会会员。
46、他会见了许多数学家，学到了不少关于于无穷级数无穷级数的知识，获得了一本巴罗的的知识，获得了一本巴罗的几何讲几何讲义义，还知道牛顿的一些工作。，还知道牛顿的一些工作。38 在他以后的研究中，主要致力于切线问题以及在他以后的研究中，主要致力于切线问题以及求积问题。并根据巴罗的求积问题。并根据巴罗的“微分三角形微分三角形”，终于在，终于在1684年年10月的月的教师学报教师学报上发表了论文上发表了论文“一种一种求极大极小的奇妙类型的计算求极大极小的奇妙类型的计算”，这在数学史上被，这在数学史上被认为是最早发表的微积分文献。认为是最早发表的微积分文献。莱布尼兹在求积问题的研究中第一批成果之莱布尼兹在求
47、积问题的研究中第一批成果之一是求出一个单位圆的面积是无穷级数一是求出一个单位圆的面积是无穷级数1111357的四倍，即的四倍，即11114357 39 这篇仅这篇仅6 6页纸、内容并不丰富、说理也颇含混的页纸、内容并不丰富、说理也颇含混的文章，却具有划时代的意义，它已含有现代的微分文章，却具有划时代的意义，它已含有现代的微分符号和基本微分法则：符号和基本微分法则：daxadx()d zywxdzdydwdxduvudvvdu导数记作导数记作:,1675dx dy 在年手稿中记作在年手稿中记作,dxdy16761676年记作年记作,dydx 后来在后来在16931693年的另一篇论文中年的另一篇
48、论文中40用用2:2ddx dy 表示 阶导数。表示 阶导数。莱布尼兹第一次明确地表达了莱布尼兹第一次明确地表达了求和和微分求和和微分之间之间的关系，这就是牛顿的关系，这就是牛顿莱布尼兹公式。莱布尼兹公式。然而，莱布尼兹并不清楚怎样从一个粗糙的式子然而，莱布尼兹并不清楚怎样从一个粗糙的式子ydx 去求得面积，即怎样从一组矩形得到曲线下的去求得面积，即怎样从一组矩形得到曲线下的面积。当然，这个困难不仅困扰了牛顿和莱布尼兹，面积。当然，这个困难不仅困扰了牛顿和莱布尼兹，也困扰了也困扰了1717世纪所有的数学家，这主要是因为世纪所有的数学家，这主要是因为没有没有清楚的极限概念清楚的极限概念。1686
49、 1686年，莱布尼兹发表了年，莱布尼兹发表了深奥的几何与不可深奥的几何与不可分量及无限的分析分量及无限的分析，这是第一篇积分学论文。在，这是第一篇积分学论文。在41这篇论文中，他初步论述了求积（积分）问题与切这篇论文中，他初步论述了求积（积分）问题与切线（微分）问题的互逆关系，还引入了积分概念及线（微分）问题的互逆关系，还引入了积分概念及其符号其符号.莱布尼兹的思想文献分为两类：一是莱布尼兹的思想文献分为两类：一是16731673年开年开始的手稿、笔记及友人的通信；二是始的手稿、笔记及友人的通信；二是16841684年开始发年开始发表的论文。在微积分方面的主要成果还有：表的论文。在微积分方面
50、的主要成果还有：1 1）复合函数的微分法则；）复合函数的微分法则；2 2）弧微分法则）弧微分法则22()()dsdxdy3 3）对数函数和指数函数的微分法则；）对数函数和指数函数的微分法则；4 4）在积分符号下对参变量求微分的方法；）在积分符号下对参变量求微分的方法；425 5）曲线绕）曲线绕 轴旋转所成的旋转体体积公式轴旋转所成的旋转体体积公式；x2Vy dx 6 6）求切线、求极大极小值以及求拐点的方法等。）求切线、求极大极小值以及求拐点的方法等。数学方面的其它成就：莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的。他的莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的。他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一研究及
