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莱布尼兹(Leibniz,1646-1716年)生于德国莱比锡市,年轻时期,莱布尼兹学习法律。1672年,莱布尼兹出游法国巴黎,在那里接触到一些几何学著作,从此,莱布尼兹陷入对数学研究的”痴迷“。1675年,为研究函数f(x)在某一个“点x”附近的局部性态(或行为),29岁的莱布尼兹发明了(invented)一套”新方法“。也就是说,莱布尼兹引入一种非常小的“理想数”(思维的”虚构物“)。这种“理想数”不同于一般的实数(即与实数具有不同“质”),但是,这种”理想数“与实数一样,具有同样的运算属性,比如,可以参与实数的各种算术运算,形成一种”混合数系“。很有趣的是,由于这种”理想数“特别、特别的”小“,以至于在不需要它们的时候,可以将其省略不计。
莱布尼兹这样定义函数f(x)的”导数“,首先引入表达式
(*) (f(x+dx) – f(x))/dx
在这个(*)表达式中,dx就是这种”理想数“。经过一定的计算过程,将该表达式恒等变换为一个确定的实数D与一个含有dx的非常小、可以略去不计的函数表达式之”和“(sum)。此时,莱布尼兹就称这个新分离出来的确定实数D为函数f(x)在点x处的“导出数”(简称”导数“)。
莱布尼兹用这种”发明“把微分学与积分学组合成为一门学科,叫微积分学(Calculus)。莱布尼兹发明的这种”理想数“,招之即来,挥之即去,有点怪异,受到后人的批评。但是,不管怎么样(受到后人的”诟病“),莱布尼兹的这种”理想数“还是很有生命力与创造力,借助这种”理想数“导致了许多重要研究成果的出现,而且,这些研究成果都是正确无误、能够经受时间考研的科学结论。
后来,人们就把莱布尼兹发明的这种非常小,有时又可以省略不计的”理想数“叫做“无穷小”(Infinitesimal),即“无限地小”(Infinitely
smaall)。在历史上,微积分学的原名就叫”无穷小演算“(InfinitesimalCalculus)。三百年之后,在1960年,美国学者A.Robinson给出莱布尼兹”招之即来,挥之即去“的无穷小概念以严谨的数理逻模型论解释(或实现),最终驱散了笼罩着无穷小概念的那片乌云,恢复了无穷小”理想数“的科学尊严。
罗宾逊(A.Robinson)说:无穷小这种”理想数“的真实性,既不比无理数高,也不比无理数低,它是人们用于数学发明的一种工具。由此可见,无穷小概念在数学研究与教学中是具有很高科学价值的。现在是无穷小概念回归数学教育的时候了。我们应当顺势而为,不可逆流而上。这就是数学历史给我们留下的教训。让我们把话说明白了,现在我们所要做的事情就是:把无穷小的科学概念如实地介绍给国内广大的青年学子,使他们健康地成长,成为国家未来的栋梁之才。
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