登陆注册
14622400000003

第3章 伯努利级数面前的创新

瑞士数学家雅各·伯努利(1654~1705),是当年著名的伯努利数学家族中的佼佼者。他对无穷级数很有研究,也求出过一些无穷级数的和。

112 122 132 ……,被称为伯努利级数。但是,“伯努利级数”却“徒有虚名”——伯努利对这级数的求和问题一筹莫展。于是他声称,如果谁能求出这个无穷级数的和并把方法告诉他,他将非常感激。但伯努利一直未能如愿以偿,直至生命的终结。

伯努利死后两年,欧拉出生了。他求得这个和为π2/6.

那么,欧拉是用什么方法求得这个和的呢?

欧拉设2n次代数方程(1)b0-b1x2 b2x4-…… (-1)nbnx2n=0的2n个不同的根是:±β1,±β2……±βn。

我们知道,两个代数方程如果有相同的根,而且常数项相等,那么其他项的系数也应分别相等,所以有b0-b1x2 b2x4-…… (-1)nbnx2n=b0(1-x2/β21)(1-x2/β22……(1-x2/β2n)。

比较上式等号两边x2的系数,就得到方程(2)b1=b0(1/β21 1/β22 …… 1/β2n)。

现在,考虑三角方程sinx=0,它有无穷多个根:0,±π,±2π……。把sinx展开为级数后的方程两边除以x,就得到方程(3)1-x2/3! x4/5!-x6/7! ……=0.

显然,(3)的根是:±π,±2π……

本来,(3)的左方有无穷多项,也不是代数方程,明显与(1)不同。但是,欧拉不管这些,硬拿(3)与(1)来做类比,并对(3)运用(2),就得到1/3!=1/π2 1/(2π)2 1/(3π)2 ……

这个式子就是有名的π2/6=1 1/22 1/32 ……

这样,欧拉就解决了“伯努利难题”。其结果刊登在1734年欧拉的一篇文章中。

从以上可以看出,类比推理的基本过程是5个:确定研究对象;寻找类比对象;将研究对象和类比对象进行比较,找出它们之间的相似关系;根据研究对象的已知信息,对相似关系进行重新处理;将类比对象的有关知识类推到研究对象上。

将这5个过程综合起来,就得到以下类比推理的动态结构图:

欧拉的类比虽然巧妙、大胆,但却有失严密。因为虽然“一元n次方程有n个根”是成立的,但没有“一元无限次方程有无限个根”这个定理,更不知道一元无限次方程的根与系数的关系。因此一些人指责他将有限项方程过渡到无限项方程缺乏可靠的逻辑依据。这正是:“常恨时人新意少,木秀于林又招风。”

欧拉自己也认识到这一点。因此,他不为求得答案而满足,而是采用其他方法继续研究,以回答这些人对他的诘难。欧拉最终找到了求该级数和的严格方法,并发表在他的大作《无穷分析引论》之中,这本书于1748年在瑞士洛桑出版。

欧拉通过有失严密但却巧妙、大胆的类比,得到了正确的结论。从这件事中,我们可以得到以下有益的启示。

在科学研究中,不能囿于现成的“严格”理论而裹足不前,不敢越雷池一步,不敢进行创新,否则就会错过碰到鼻子尖的真理而一事无成。

挪威数学家阿贝尔(1802~1829)在1826年写道:“在数学中几乎没有一个无穷级数是以严格的方式确定出来的。”所以,我们要敢于冲破“有限”,直取“无穷”,进而得到真理。如果事事要有依据,墨守原有理论,就不可能走得更远。正如英国数学家拉姆(1849~1934)那广为流传的名言所说:“一个非亲自检查桥梁每一部分的坚固性而不过桥的旅行者,是不可能远行的。冒险尝试是必要的,在数学领域也应如此。”中国著名学者王梓坤(1929~)也深谙此道:“在科学研究中,不仅需要严格,而且还需要‘不严格’……”

事实上,在科学史中从“不严密”出发得出“严密”的例子不止一个。

在17世纪下半叶,牛顿和莱布尼兹发明微积分理论的时候,使用了“不严密”的“无穷小”。他们将无穷小“招之即来,挥之即去”的做法并不严密,因而遭到许多人的反对,但这并不影响微积分理论的正确性。19世纪后半叶,人们终于用严密的极限理论代替了无穷小,使微积分理论建立在可靠的基础之上,达到了微积分理论的“严密”。

对于欧拉的创新,我们不妨借英国哲学家弗朗西斯·培根(1561~1626)来赞赏:“推理建立起来的公理不足以产生新的发现,因为自然界的奥秘远胜过推理的奥秘。”

科学的活水,永远在创新的河床上奔流……

同类推荐
  • 科学博物馆

    科学博物馆

    台湾国立自然科学博物馆位于馆前路,健行路、西屯路、三中路交会处,是国内第一座科学博物馆,属十二项建设“文化建设”之一,占地广大。全馆拥有最现代化的科学设备,规模可与其他先进国家比美。馆内可分科学中心、太空剧场、立体剧场、资讯大楼、生命科学厅、中国科学厅、地球环境厅等建筑,馆内的陈设结合科学资讯与声光效果,达到寓教于乐的效果。太空剧场是一个内部倾斜30度的半球体空间,全天候影片放映,身历其境的感受,是最受游客欢迎的项目之一。
  • 走出化学迷宫门捷列夫的故事

    走出化学迷宫门捷列夫的故事

    本书介绍门捷列夫——俄国著名科学家、“元素周期表”发明者的故事,记述其“坎坷不平的求学之路”、及他在化学领域的突出贡献。
  • 发现之旅-黄沙漫漫

    发现之旅-黄沙漫漫

    本书记录地球上人烟未至的地方。提出相关的问题并予以解决,列出依然存在的问题,引起人们探索的兴趣。
  • 巅峰地球:地球之最大观

    巅峰地球:地球之最大观

    本书讲述了自然界中千姿百态事物的奇特景观,感受大自然中的神奇魅力,内容涉及海洋、自然、动物、生命、科学、建筑、历史、艺术、文化等诸多领域,展现了地理之最、海洋之最、旅游之最。
  • 分子模拟力场方法与应用

    分子模拟力场方法与应用

    本书主要讲述分子模拟作为理论与计算化学的一个重要方法,可以从分子微观层面上认识和解释各种物理化学现象、化学反应机理和分子的物理化学性质,结合统计力学对宏观体系的热力学和动力学性质进行模拟和预测,逐渐成为人们认识微观世界的重要手段等内容。
热门推荐
  • 护心

    护心

    这世间最险恶的莫过于人心。可杀长生不死之命,可伤万物不伤之体。”“说人话。”“我被前任肢解了。”“……所以……为什么你现在还活着?”“为了遇见你。”
  • 路途遥远:我们一起走

    路途遥远:我们一起走

    “小栗子,快过来叫你莫声哥哥。”“摸......生......哥哥?”6岁的小栗子第向小一次听到这个奇怪的名字,是摸了就要生宝宝的哥哥吗?带着好奇的小栗子抬头看向那个莫声哥哥,一头黑黑的头发,一双大大的眼睛,白白的脸,挺挺的鼻子,樱花般的小嘴,好想上去亲一口。似是察觉了小栗子赤裸裸的眼光,转身目光清冷的看向小栗子后,清冷的眸中顿时散发出一抹异样神色......
  • 豪门帝君,久久恋

    豪门帝君,久久恋

    重小倍受煎熬的她,在一次偶然她变成了A市的重要人物,就这样她开始了自己的逆袭……
  • 全职太太之穿越养个大恶魔

    全职太太之穿越养个大恶魔

    她是一个什么都不会的全职太太,她是一个不孕多年的女人,她是一个发现老公出轨,也只能默不作声的女人。穿越的事情就不要找她吧!她的战斗力为零呀!除了煮饭勉强可以,然后……没有职场经验,唐诗宋词忘了,不会打架,不会用毒,连读书时候吵架也是只能请外援的宝宝。穿越后---也一心只想回去的事情。不孕多年后遗症--捡了个小孩自己养。但是后果很可怕“然然姐,不要走我怕。”“然然姐,我要抱抱。”“小然,我和九哥,你选谁。”“小然,我和十一哥,你选谁。”“付小然,我爱你,所以你也要爱我。”“付小然,我是皇帝,你不同意,我就杀他们。”当年的可爱乖宝宝去哪里了。自作孽不可活,恶魔老公求放过。
  • 逆袭神女:废材相公是妖孽

    逆袭神女:废材相公是妖孽

    她是一名奇女子,出生带着金光而现以后,被众子民封为天神般存在的她,从来志不在此!他是一个平凡而又不平凡的男人,美丽的容貌被母亲所掩盖。告诉他无法示人的容貌,将引起一片腥风血雨。只有那个未知的她,才能为他抚平他的乱世。那个她在哪里?母亲的指引……他带着目的靠近她,这个高高在上却不快乐的她,单纯的她!她十分的喜爱他,只因他这个相貌平平的废材会把她当做一个普通的女子。渐渐的,他也发现自己真心喜欢上她。可是矗立在他们之间的何止是一座山的距离,是千座山万座山!她身上背负的那些重任,是无法卸下的包袱,是她的使命!看他如何颠覆自己,爆发大能量,突破母亲设下的结界,与心爱之人,有情人终成眷属。
  • 此间世

    此间世

    什么是活着?为什么而活?最终会是什么样?我想知道。
  • 腹黑师父,呆萌徒弟

    腹黑师父,呆萌徒弟

    7岁的苏子墨遇上3个月大的她,手足无措;10岁的苏子墨遇上3岁的夜未央,冷漠如冰。一场意外中的意外,让他们分来5年,再次相见,她已忘记他是谁?可这是刻意遗忘还是埋藏心底,就只有夜未央本人知道了。。。。
  • 彻世长相守

    彻世长相守

    生死之间,她穿越成为萧太后萧绰。她不想依照历史来活,活过明争暗斗的一生。此生不愿掌权,只求得一君,浪迹天涯。他玄衣如墨,一身举止甚是儒雅。花泪诉怨也好,红藕香残也罢,他守她安稳,永生永世不离不弃。“我自知自己比不上闭月羞花,比不上沉鱼落雁。可是哪人,又比得上我爱你如此至深。”
  • 逆行伐道

    逆行伐道

    地球上,一名少年意外踏上修行之路,可天降横祸,因体质特殊而命运多舛。一路高歌猛进,打开仙界之门,灭仙帝,踏魔帝,上苍?只能容我俯视!
  • 召唤系统

    召唤系统

    一朝穿越,异界废柴,召唤神兽,系统在手,看猪角如何驰骋异界。本人新手,请勿喷。。。。。。。。。。。