微积分|世界被一种神秘的数学力量彻底改变了( 三 )


之后 , 人们开始解决第二大谜题 , 也就是地球上和太阳系中的运动之谜 。
我们将在本书的中间章节里看到 , 微积分的下一次重大进步源于对运动之谜的探索 。 就像在破解曲线之谜时一样 , 无穷原则再次挺身而出 。 这一次 , 我们的创造性假设是 , 速度不停变化的运动是由无穷多个无限短暂的匀速运动组成的 。
17 世纪中期 , 微积分的发展时断时续 , 非常缓慢 , 代数一部分数学家当作笑话 , 渐渐失去话语权 。
这时有一个孩子在圣诞节那天出生了——早产儿 , 没有父亲 , 3 岁时又被母亲遗弃了 。 想法消沉的孤寂男孩就这样长成了沉默寡言、猜疑心重的年轻人 , 不过 , 名叫艾萨克·牛顿的他日后会在世界上留下空前绝后的印记 。
艾萨克·牛顿
他先是通过把代数的符号与无穷的力量结合起来 , 他找到了一种方法 , 可以把任何曲线都表示成无穷多条简单曲线(用变量x 的幂来描述 , 比如x2、x3、x4 等)的和 。 仅用这些“食材” , 通过加一点儿x、少许x2 和满满一汤匙x3 , 他就可以“烹饪”出他想要的任何曲线 。 有了它 , 牛顿就能解决关于形状或运动的任何问题了 。
之后 , 他破解了宇宙密码 。 他仅用几个微分方程(他的运动和万有引力定律) , 就能解释包括炮弹的飞行轨迹和行星的运行轨道在内的所有现象 。 牛顿的惊人的“世界体系”统一了天和地 , 掀起了启蒙运动 , 改变了西方文化 ,对欧洲的哲学家和诗人产生了巨大的影响 。 他甚至影响了托马斯·杰斐逊和《独立宣言》的起草 。

微积分|世界被一种神秘的数学力量彻底改变了
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牛顿手稿
在破解了曲线之谜和运动之谜后 , 微积分转向了它的第三个由来已久的谜题——变化之谜 。
在执行这项宏大计划的过程中 , 微积分一直在与其他科技领域合作 , 为实现世界的现代化做出了贡献 。 1917 年 , 阿尔伯特·爱因斯坦将微积分应用于一个简单的原子跃迁模型 , 从而预测出一种被称为受激发射的神奇效应 。 几十年后 , 这个预测被证明是正确的 。 第一台可运行的激光器在20世纪60年代初建成 , 从那时起 , 光盘播放机、激光制导武器、超市的条形码扫描仪和医用激光器等设备都离不开激光 。
变化定律在医学领域并不像在物理学领域那样为人熟知 。 然而 , 即便被应用于基本模型 , 微积分也能对挽救生命做出贡献 。 比如 , 在微积分提供的对病毒繁殖速度的新认识的帮助下 , HIV感染已经从几乎被判了死刑的疾病转变为可控制的慢性疾病 。
不可否认的是 , 我们身处一个不断变化的世界之中 , 它的某些方面超出了无穷原则固有的近似性和出自主观愿望的想法 , 比如量子力学不再遵循牛顿运动定律 。 可即使在牛顿的物理学行不通的亚原子领域 , 他的微积分也依然有效 。 事实上 , 它的表现相当出色 。

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