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虚数(Imaginary Numbers与无穷小的”同病相怜“

(2012-12-02 08:21:30)
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it

    从历史上来看,无理数与虚数的发现具有一样的命运,似乎是人的大脑分泌物。根据文学家莫言的说法,这大概就算是数学的魔幻现实主义吧!

       回顾历史,大约在17世纪,人们对负数的平方根还是很惧怕的,认为等式

                                                      i = √-1

十分怪诞,有损数学的严肃性,简直“不可思议”。在笛卡尔的著作中还认为虚数是“to be derogatory”(不体面的)。直到欧拉(1707-1783)与高斯(1777-1855)时代,虚数才被数学家们慢慢地接受(虽然心中还是感到有点儿别扭)。后来,Caspar Wessel(1745-1818)给出了虚数的几何解释,最终扩大了数系才算把虚数最后”搞定“,彻底撕去了虚数的神秘面纱。

          现今,虚数(曾经被数学家视为是一种”假想的数“)已经被广泛应用到各门自然科学中去,比如:信号处理、控制论、电磁理论、流体动力学、量子力学以及震动分析等学科。虚数不虚了。

           J. Keisler在无穷小微积分(网络电子版)教材中,大胆引入了一种满足怪异不等式

                                       -a < ε < +a            (a为任意正实数)

的”理想数“(包括数字”零“),扩大了实数系,其命运将如同虚数一样,需要经历上百年的时间才能被人们理解和接受。现在,距离该书出版时间才过去50年,时间还显得短了一些。历史证明,数学的发展总是缓慢的,一代又一代,......

          在此,我想事先”透露一点儿关于J. Keisler撰写的”无穷小微积分“教材的最后一章”微分方程“的主要内容:给定微分方程

                                                      y' = F(x,y)

函数F(x,y)在某个区域上有定义而且连续。我们问:这个方程有解吗?解的存在性与唯一性怎么证明?这个问题在传统微积分教材中是很麻烦的,证明异常繁杂罗嗦。但是,J. Keisler使用无穷小方法来证明,只需及行文字就交代明白了。妙哉!你说,这神不神?

          有人会问,无穷小微积分有什么用处呢?淡然有,但是,当前的问题是,首先要把无穷小方法搞个“明白”,然后再说无穷小有什么用法,不能一步登天。我希望具有高中文化水平就能够读懂我的短文,高级读者就更不在话下了。

          重要说明:明天是J. keisler的生日。此刻,我在想一个问题:我的读者是不是应该向他表示生日的祝贺?他的邮件地址是:keisler@math.wisc.edu。我想:他心中一定会对此感到十分惊奇:在中国境内为什么会有这么多的无穷小”粉丝“?

         

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