在1706年,一个名叫威廉·琼斯的不知名的数学老师第一次使用了一个符号来代表圆周率π,一个用数值可以接近却永远无法达到的理想概念。 原文帕特丽夏罗斯曼 (伦敦大学学院数学系荣誉研究员) 翻译小龙虾(哆嗒数学网翻译组成员) 任意圆周长与直径的恒定比值的历史和人们渴望测量的历史一样悠久,然而这个今天广为人知的比值π是起源于十八世纪早期。在这之前,这个比值用中古拉丁文晦涩地表示为:quantitas in quam cum multiflicetur diameter, provenietcircumferencia(这个量乘直径会得到周长)。 人们广泛认为是出生在瑞士的伟大数学家莱昂哈德·欧拉(1707-1783)将符号π引入普遍使用。事实上,在欧拉出生前一年的1706年,π第一次以它的现代含义出现在一个自学成才的数学老师威廉·琼斯的第二本书《新数学导论》中,这本书是基于他的教学笔记编写而成的。 在符号π出现前,像22/7和355/113的近似值被用来表示这个比值,这带来一种这个比值是个有理数的印象。尽管琼斯没有作证明,但是他相信π是个无理数,一个无限不循环小数,它不可能完全用数字形式表达。在《最新数学导论》中,他指出“……周长与直径的比值不可能由数字准确地表达”。因此需要用一个符号来表达这个可以接近却无法达到的理想概念。为此,琼斯认为只有一个纯的理想的符号才能满足需要。 在之前一个世纪,符号π被同时是教区长的数学家威廉·奥特雷德(1575-1660)用作另外的含义。在他的书《数学之钥》(在1631年第一次出版),他使用π代表给定圆的周长,所以他的π会随圆的直径的变化而变化,而不是现在代表一个常数。那时候圆的周长用 “periphery” 表示,因此用希腊对应字母 “π” 来表示。琼斯对π的使用是一个重要的奥特雷德没有实现的哲学进步,尽管奥特雷德引入了其他的数学符号,比如 “:” 表示比例,以及 "x" 作为乘法的符号。 在奥特雷德去世的1660年,数学家约翰·科林斯(1625-1683)获得了奥特雷德数学图书馆中的一些书和论文,而琼斯也是通过约翰·科林斯获得了这些资料。 π的无理数特性直到1761年才被约翰·兰伯特(1728-1777)证明,然后在1882年费迪南·林德曼(1852-1939)证明了π是非代数的无理数,是一个超越数,即不能是任意次数的有理系数代数方程的解。有两个类型无理数的发现并没有贬低琼斯认识到周长与直径的比值不能用有理数表示的成就。 在第一次使用符号π之外,琼斯是非常令人感兴趣的,因为他与很多十八世纪的关键数学人物、科学人物与政治人物的联系。他还负责建设一个伟大的科学图书馆和数学档案馆,它们在他的赞助人麦克莱斯菲尔德家族的手中从当时一直保存了将近300年到现在。 尽管琼斯是带着数学成就去世的,但是他的出身是普通的。在大约1675年,他出生在安格尔西岛的一个小农场中。他唯一接受过的正式教育实在当地的慈善学校,在那里他展示出了数学才能,然后他被安排到伦敦的一个商人的帐房工作。后来,他航行到西印度群岛而且开始对航海感兴趣。后来他在一艘军舰上当数学老师。在1702年十月他参加了比戈战役,这场战役中英国人成功地拦截了由法国护送回西班牙西北部港口的西班牙舰队。胜利的水兵登上岸寻找金银,而根据廷茅斯男爵1807年的回忆录,对于琼斯来说最大的战利品是梦寐以求的文学珍品。 在琼斯回到英国后,他离开了海军然后开始在伦敦教数学,可能一开始在一个咖啡屋收取少量费用给人们上课。1702年,他出版了他的第一本书,《新实用航海艺术的纲要》。在这不久以后,他成为了菲利普约克的老师。后来菲利普约克(1690-1764)成为阿德威克第一任伯爵,他任大法官而且为介绍他的导师琼斯提供了无价的资源。 在大约1706年,在琼斯发表了《新数学导论》时,他第一次得到了艾萨克·牛顿的关注,他在其中解释了牛顿的微积分方法和其他数学新观念。在1708年,琼斯可以获得克林斯的图书馆和档案馆的丰富资料,开奖,包括许多牛顿在17世纪60年代写的信和论文。这些提高了公众对琼斯的兴趣对他的名声很有帮助。 (责任编辑:本港台直播) |