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从毕达哥拉斯、Eudosus到伽利略和牛顿 - 数学与科学史大事年表

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发表于 2010-1-19 17:48:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
 第一部分 上古时代(?-前9世纪)
  
  
  前26世纪
   两河流域以“混合六十进制”计数法为基础的四则运算成熟,乘法表出现,除法用“倒数表”处理(这就是我们的时间和角度单位仍是60进制)。
  
  早于前19世纪
   埃及一度得出 3.16 的圆周率(相当于我国东汉的精度),能解一元一次方程,能计算长方形、三角形和梯形的面积、球的表面积和棱台体积(但无证明)。
  
  前19-前17世纪
   旧巴比伦王国数学大发展。大量数表出现:度量衡转变表、平方表、立方表、复利表、高次方表、方根表、幂数表等;得出了大量线性方程和一般二次方程的通解及高次方程和超越方程的近似解。
  
  前19-前17世纪
   旧巴比伦王国代数型的几何学得到发展。分割平面形的问题流行。勾股定理得到应用。并得出了类似《周髀算经》中可能用于证明勾股定理的“赵爽弦图”的“环矩图”。
  
  插叙:
   前15世纪以后,随着王国灭亡、文士学校消失,两河流域数学迅速衰落。随后发生于前12世纪早期的特洛伊战争又引发多利安人(或海上民族)入侵,赫梯王国、迈锡尼希腊和埃及新王朝相继覆灭和汹涌的殖民浪潮,直到前9世纪中叶才安定下来(紧接着,从前8-前6世纪,随着希腊本土人口的增加,又发生了新一轮大殖民运动)。

第二部分 古典时代(前8世纪-3世纪)
  
  (这部分可能会很长...)
  
  前6世纪初
   泰勒斯在爱奥尼亚创立米利都学派,将埃及几何学传入希腊并发现多条几何定理(包括“直径所对的内接角是直角”);测定冬至、夏至点,预报日食;提出宇宙的“原理”(本原和运行原则)是水。
  
   阿那克西曼德(泰勒斯的弟子)著作《论自然》,认为大地悬浮于虚空,风是空气干爽部分的流动,雨是蒸发水汽的沉降,风雨的成因是日的作用,人原先类似于鱼类,世界的本原是“无穷”(无法形容的一团原始物质),发明日晷,等等

前6世纪中叶
   阿那克西米尼(阿那克西曼德的弟子)将宇宙本原确定为不断运动的“气”,通过气的运动阐述了“四元素说”的雏形;并观察到被压缩的空气能承重很大压力(并认为大地和天体都是罩在压缩空气上的薄片。。。想象力未免太丰富了。。。)
  
  插叙:
   前6世纪后半叶,扩张中的波斯帝国终于吞并小亚细亚西部海岸的爱奥尼亚希腊城邦,导致许多希腊人走上重新殖民建邦或流亡之路。
  
  前6世纪后半叶
   长寿的流亡哲学家色诺芬提出全知、永恒、不生不灭、无处不在与宇宙合一的一神论;认为大海是天气现象与河流的源头;从陆地上的海洋生物化石推断海洋和大地有互为消长的循环;从流经灰烬的水变咸推测海水是因溶解土地而变咸,等等。

   毕达哥拉斯从爱奥尼亚移居南意大利,创立其半宗教半科学的神秘教派(恐怕还是半政治的。毕达哥拉斯很有政治影响力,甚至反客为主地为他迁居的克罗顿制定宪法 - 这可能也是该教派后来遭到保守贵族与希望建立民主政体的民众猜忌、反感并最终覆灭的祸根之一)。

   该教派认为,灵魂不灭,躯体是禁锢灵魂的坟墓;创立算术、几何、音乐、天文“四艺”之说,认为对它们的探究有助于恢复灵魂的纯洁,从而转世为较高等的生物,乃至回归个体灵魂从中“流溢”而来的“宇宙大灵魂”,成为不再受生灭变化限制的“天体”。

   由于该教派试图结合宗教的战胜死亡获得永生的追求,与理解宇宙奥秘的重智精神,倡导“万物皆数”,此观念成为古希腊形成强调严格证明的数学和精确科学(即第一次科学革命)的种子,并使对科学的追求进入希腊思想的核心。

前6世纪末-前5世纪初
   以弗所的贵族哲学家赫拉克利特提出宇宙的本原是火,发明辩证思维模式(万物“流变说”、事物的对立统一...马哲即由此出)
  
 前5世纪初
   阿那克萨戈拉随希波战争来到雅典,成为政治家伯利克里和悲剧作家欧里庇得斯的老师、苏格拉底的师祖;正确解释了月光和月食的成因;认为太阳是无比巨大的灼热石头、星光不热是因为距离遥远、银河由星光造成等等;认为有无数种元素,其混合比例决定属性;提出和物质截然不同的“心智”在宇宙之初“发动”大旋转以生化天地万物(听着好耳熟),心物二元论正式出场

   南意大利及西西里(大希腊)爱利亚学派的巴门尼德开始挑战爱奥尼亚自然哲学和赫拉克利特,他明确区分了确定不移、只能靠严格逻辑推理而来的“真理”,和因时因人而异的“意见”(逻辑和辩证法的萌芽);认为现实世界是变动而虚幻的,真实世界则恒久不变,但只能用理性去认识。
  
  前5世纪中叶
   芝诺(巴门尼德的爱徒)作《诘难》,正式提出辩证法。利用极限概念的漏洞证明运动不可能(飞矢不动、阿基琉斯追不上乌龟...)。

 
   无理数被发现(并证明为无理数)和归类,以及三大几何难题(圆方等积、倍立方和三分角)的出现引发数学危机,成为前4世纪数学革命的导火索。
  
  前5世纪后半叶
   希波克拉底(不是那个制定希波克拉底誓言的医学家希波克拉底)经商失败长期滞留雅典打官司,无意中对数学发生兴趣而成为希腊第一个专业数学家。他证明圆面积与半径平方成正比,发现特殊月牙形面积的准确计算法,证明“倍立方”问题相当于连比例问题,著作《几何原本》头几卷。成为希腊几何学奠基者。
   “严格证明”的要求被当做化解这场数学危机的手段而被广泛采用,触发了延续到前4世纪上半叶的数学革命。
   Antiphon 提出圆内接正多边形的边数无限增加时,其面积极限即圆面积。
  
  前5世纪末
   Hippias of Ellis 发现可用以解决圆方等积和三分角问题的高次曲线“求积线”(三分线)。

 
   西西里的贵族医生恩培多克勒正式提出宇宙的本原是四元素(水、火、土、气),原理是爱和憎;认为许多生物用皮下血管呼吸;发现了日食与日夜的成因,注意到了月光的成因和地热现象。
  
  前5世纪末
   Leucippus著《宏观世界秩序》和《论心智》,和他欢快而多产(其中一部著作就叫做《微观世界秩序》...)的弟子德谟克利特一道,提出“大虚空”(即真空、空间)和“原子”观念,认为原子具有以下性质:极小、肉眼不可见、不可分割、有不同大小形状但组成的“质料”相同、永存不灭、永恒地在虚空中运动碰撞和反弹...完全排除“目的和意义”的机械性宇宙观达到高峰。
   德谟克利特还探讨了极限问题,试图将原子论应用于几何学;认为恒星最远,其次是行星、日、金星、月;认为地轴与北天极方向的夹角是由于地轴自身的倾斜。
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 楼主| 发表于 2010-1-19 17:56:01 | 显示全部楼层
公元前334年春,亚历山大发动东征。前331年秋克巴比伦,灭亡波斯帝国。巴比伦多年积累的《天文日志》译为希腊文,推动了希腊数学和天文学革命的深入发展。
  

前3世纪初
   物理学家 Strato 接任吕克昂学堂校长。他同时也是亚历山大里亚 Museum(学宫,又译博物院)创办者之一和机械学传统之始,提出可以用机械方法制造真空。
  
   诗人、学者亚拉图将尤多索斯的《天象》改写成同名长诗,将天文知识通俗化而广为流传。
  
   奥托吕科斯(Autolycus of Pitane)著作《论天体运动》讨论球面几何学,尤其是“大圆”和“小圆”。
  
   欧几里得著作《几何原本》,与书名所暗示的不同,实际包括几何学、数论和代数学三部分(其中最长的一卷是第十卷“无理数论”,恰恰并非几何学),是将此前所有已知的数学成果(巴比伦几何代数学传统也有所反映)纳入同一逻辑结构,使事实、观念和知识通过数学构成自洽系统的一部集大成之作。
   此书成为此后科学著作的“范式”,包括牛顿的《自然哲学的数学原理》。虽然它的严谨推理形式首见于前4世纪末奥托吕科斯的《论天体运动》。
   另著有《图形分割》、《天象》(涉及球面几何学》、《光学》(最早的透视法论文)、《伪证》(讨论推理方法)、《面上轨迹》(圆锥曲线研究)等。

前3世纪上半叶
   Herophilus 和 Erasistratus(被誉为生理学之父)在亚历山大里亚进行系统的人体解剖,开创解剖学和生理学传统。

前3世纪中叶
   特西比乌(Ctesibius of Alexandria,Strato 的学生)及其学生费隆(Philon of Byzantium)继续奠定机械学的传统,包括气体力学、流体力学、弹道学和投石机设计制造等。
  
   阿基米德著作《抛物线之面积》、《论球体与圆柱体》、《论抛物体与椭圆体》、《论螺线》、《圆之测度》、《引理汇辑》、《方法论》、《论平面形体之平衡》、《论浮体》(两卷)、《论天平或杠杆》、《论重心》、《反射光学》等,证明许多几何形体的长度、面积和体积公式,并广泛使用了积分运算,达到今天大学微积分课程的水平(可惜由于当时缺乏基本代数记号,他竟没有想到提出普遍的微积分方法);计算圆周率达到万分之一的精度(直到近七百年后,才由数学家祖冲之得到更精确的值)。
   作为第一位数学物理学家,他发现了浮力定律和更基本的液压原理,证明静止液面必为以地心为中心的球面;研究了球截面与正抛物截面在不同密度液体与初始状态下对称轴的稳定取向(我总感觉流体力学一开始就受重视,与希腊人海洋立国的特殊国情有关);以基本杠杆原理为公设研究各种平面形体(包括两个抛物截面的复合体等复杂形体)的重心,在静力学方面达到现代水平。
   作为机械发明家,他设计制造了起重设备、投石机、天体运行模型、螺旋水泵等。
  
   被称为“古代的哥白尼”的天文学家阿里斯塔克(Aristarchus of Samos)发明半球形日晷;首次明确提出“日心说”;著作《论日月之大小及距离》,以现代科学的方法和精密繁复的几何推理(包括小角度下弦长约等于弧长)求得地球、月球和日球三者的直径以及月距、日距等5个天文数据之间的比例(但由于关键观测数据的误差,只有地球和月球直径的比例大致准确)。
   此外,阿里斯塔克在《《论日月之大小及距离》所用推算方法,其实可以、起初也的确可能是简单直观的,他很可能是迫于当时“天文学也必须严谨推论”的数学化风尚的压力而被迫将推论复杂化,以显示自己的数学才能并赢得数学家同行的敬重和信任。这与今天在经济学界泛滥的“不必要的数学化和复杂化”倾向有异曲同工之妙。你可能是一个直觉敏锐、善于用日常语言说明复杂问题的经济学者,但迫于行业内的竞争压力,你也不得不将你的成果用数学语言包装得很复杂,以显示你的数学功力深厚、作品值得一读。

前3世纪下半叶
   希腊古代史、喜剧史和文学评论的权威(相对前3世纪而言的“古代”),亚历山大里亚大图书馆的第五任馆长(任职35年之久)、被誉为地理学之父的埃拉托色尼(Eratosthenes of Cyrene)著作《论地球的测量》,得出古代最准确的地球周长测量值;发现南北回归线的夹角(地轴倾角的两倍)是47.7°,准确至1%;并编制了包含675颗恒星的星表。
   另外,在数学上他发明了“埃拉托色尼筛子法”用于决定质数。
   在地理学方面,他著作《地理学》一书,首次将天文观测结果用于测定地表位置;提出绘制地图时要结合经纬度的测定;提出根据纬度来划分气候带;正确解释了尼罗河流量变化的原因。
  
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 楼主| 发表于 2010-1-19 17:57:03 | 显示全部楼层
没事发点资料,个别条目还有争议
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发表于 2010-1-19 19:50:14 | 显示全部楼层

多多益善...
后面发牛顿时,也可以选一些《自然哲学的数学原理》有关内容或介绍贴来...
普及一下三定律和量的概念...
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