西方理性數(shù)學的倡導者——泰勒斯

泰勒斯(Thales,  公元前624-公元前547)是古希臘第一個享譽世界的學者,素有“科學之父”的美稱。

泰勒斯出生在小亞細亞的米利都城的一個奴隸主貴族家庭,但是泰勒斯對自己家庭政治地位的顯貴與富裕的生活并不留戀,唯獨對科學的問題充滿了好奇與興趣,因此一生都將全部精力都投入到了哲學、數(shù)學與天文學等科學問題的研究之中。

   

年輕時泰勒斯曾經(jīng)去埃及留學多年,在那里學到了許多幾何學、天文學等方面的知識。他曾經(jīng)利用在埃及學到的天文觀測、幾何測量的知識測量了金字塔的高度。他也到過兩河流域的巴比倫,飽學了世界文明的先進文化。泰勒斯把這些數(shù)學知識帶回希臘,在米利都創(chuàng)立了愛奧尼亞學派,成為古希臘著名的七大學派之首。

在泰勒斯之前,人們在認識大自然時,往往只滿足于了解各類事物的具體特性的知識。而泰勒斯不滿足于直觀的感性的認識,更崇尚理性的抽象思維,要從多個個別事物的特點抽象出一般的知識。例如他在研究“等腰三角形的兩底角相等”這個性質(zhì)時,不是看一個特定的等腰三角形是否具有這個特性,而要看這是不是“所有的”等腰三角形都具有的性質(zhì)。

在數(shù)學方面,泰勒斯還證明了不少平面幾何方面的定理,例如“所有直徑都平分圓周;三角形有兩條邊相等,則其所對的角也相等”,其實這些知識都是古埃及、古巴比倫人很早在實踐中都已經(jīng)知道的事實,但是他們并沒有從理論上加以概括,并科學地去證明它。是泰勒斯把這些知識總結(jié)為一般性的命題,并嚴格地證明了它們,還在實踐中廣泛應用這些知識。他認為只有通過推理與證明的這樣嚴格的方式才能保證獲得的數(shù)學命題的正確性,才能使數(shù)學的理論具有的嚴密性和更廣泛的可應用性。 

古代東方人民積累的數(shù)學知識,主要是一些由經(jīng)驗中總結(jié)出來的計算公式。泰勒斯認為,這樣得到的計算公式,用在某個問題里可能是正確的,用于解決另一個問題就不一定正確了,只有從理論上證明它們是普遍正確的以后,才能廣泛地運用它們?nèi)ソ鉀Q實際問題。

泰樂斯最先證明了如下的定理:
1、等腰三角形的兩底角相等;
2、如果兩個三角形有一條邊以及這條邊上的兩個角對應相等,那么這兩個三角形全等;
3、直角彼此相等;
4、兩條直線相交,對頂角相等;
5、圓被任一直徑二等分。

泰勒斯在數(shù)學方面劃時代的貢獻是引入了命題證明的思想,它標志著人們對客觀事物的認識從經(jīng)驗上升到理論,這在數(shù)學史上是具有開創(chuàng)性的。在數(shù)學中引入邏輯證明,它的意義在于,保證了命題的正確性;揭示各定理之間的內(nèi)在聯(lián)系,使數(shù)學知識體系的形成有比較規(guī)范的、嚴格的證明方式,以便保證數(shù)學知識的正確性。在人類文化發(fā)展的初期,泰勒斯就提出演繹證明的思想是難能可貴的。泰勒斯的偉大之處在于他開創(chuàng)了演繹推理的先河,他能從一個理性思維的角度考慮問題,研究保證知識正確性的一般的證明方法,最早提倡數(shù)學知識的產(chǎn)生與應用需要嚴格的推理與證明的過程,這在數(shù)學發(fā)展史上是一次重大的思想飛躍。正因為如此泰勒斯被稱為理性數(shù)學之父。

泰勒斯積極倡導理性思維,使古埃及的數(shù)學研究逐步走上了崇尚演繹推理的道路,也為他之后的數(shù)學家研究奠定了很好的基礎,開創(chuàng)了用科學研究與論證的方法來獲得客觀世界知識的道路。     

測量金字塔的高度

泰勒斯很注意把幾何學知識應用到實踐當中去,他曾用三角形對應邊成比例這個數(shù)學定理測量了金字塔確切的高度。據(jù)說,埃及的大金字塔修成一千多年后,還沒有人能夠準確的測出它的高度。有不少人作過很多努力,但都沒有成功。

一年春天,泰勒斯來到埃及,人們想試探一下他的能力,就問他是否能解決這個難題。泰勒斯很有把握的說可以,但有一個條件——法老必須在場。第二天,法老如約而至,金字塔周圍也聚集了不少圍觀的老百姓。泰勒斯來到金字塔前,陽光把他的影子投在地面上。每過一會兒,他就讓別人測量他影子的長度,當測量值與他的身高完全吻合時,他立刻在大金字塔在地面的投影處作一記號,然后在丈量金字塔底到投影尖頂?shù)木嚯x。這樣,他就報出了金字塔確切的高度。在法老的請求下,他向大家講解了如何從“影長等于身長”推到“塔影等于塔高”的原理。也就是今天所說的相似三角形定理!

通過預測日全食阻止戰(zhàn)爭

泰勒斯在天文學方面也進行過深入的研究與觀察,做出過開拓性的貢獻。歷史學家肯定地說,泰勒斯應當算是第一位天文學家,他經(jīng)常仰臥觀察天上星座,探窺宇宙奧秘,他的女仆常戲稱,泰勒斯想知道遙遠的天空,卻忽略了眼前的美色。數(shù)學史家有據(jù)可考,泰勒斯曾根據(jù)自己已經(jīng)掌握的日全食發(fā)生的規(guī)律,事先預測到了在公元前585年5月28日將發(fā)生一次日全食。

泰勒斯向世人宣告,上天反對人世間的戰(zhàn)爭,若不停戰(zhàn),到時天神將震怒!在5月28日那天正當兩派將士激戰(zhàn)不已,霎時間太陽就在天空中消失了,大地變得一片漆黑。參與作戰(zhàn)的將士見此景象,都認為這種殘忍的戰(zhàn)爭真的是會觸怒太陽神,并要降罪于人類。之后人們便放下了手中的武器,停止了廝殺與爭斗,和睦相處。從此人們從事各種商業(yè)貿(mào)易與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的活動,過上了安定的生活。這件事記載在希羅多德的《希波戰(zhàn)爭史》第一卷。  

泰勒斯證明自己有能力賺錢,而他的人生目標并不是賺錢!

由于泰勒斯專心研究哲學和數(shù)學,一直過著清貧的生活,因此受到一些人的嘲笑。但他并卻不以為然,說“君子愛財取之有道”。據(jù)說他曾利用自己在天文氣象方面的知識,預測來年油料作物橄欖會取得大豐收,于是壟斷了米利都和開奧斯兩地的榨油機,到油作物豐收時以高價出租與銷售,賺到了一大筆錢。泰勒斯只是以此來證明他自己有能力,是可以賺到錢的。他認為有了錢可以更好地做科學研究,但賺錢本身并不是他所追求的目標。 

因此人們在他的墓碑上鐫刻著“他是一位圣賢,又是一位天文學家,在日月星辰的王國里,他頂天立地、萬古流芳”這樣的贊詞,代表了他在人們心中占有的崇高地位。