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无穷小微积分的创立是二十世纪数学的重大进展

2013年10月24日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1225字 ⁄ 字号 评论关闭

         关于函数导数(或微分)的定义是微积分学的基本问题。简而言之,∆x与∆y究竟是什么东西?也就是说,这些逐渐消逝的增量(Evanescent
increment
),在数学上怎么严格定义它们?

            回顾历史,牛顿与莱布尼兹就是利用这种含含糊糊的∆x与∆y创立了微积分学。1734年,英国大主教Berkeley对此混乱状况提出了最激烈的批评,他公开地说:”......What
are these same evanescent increment ?They are neither finite quantities, nor quantities infinitely small, nor yet nothing. May we not call them the ghost of departed qua ntities?“
意思是说,”...这些逐渐消逝的增量究竟是什么?它们既不是有限量,也不是无限小的量,什么都不是。难道我们不能称它们是逝去量的鬼魂?“

       实际上,Berkeley的严厉批评让当时数学家们非常尴尬。1872年,维尔斯特拉斯提出的(εδ)极限论解决方案只是巧妙地回避了Berkeley的批评。但是,(εδ)方法并没有完全阻止”无限地趋近于“,”任意地小“这类含含糊糊的说辞。事实上,这些问题并没有得到彻底的解决。

         
1960
年秋,A.Robinson借助实数系的非标准模型彻底解决了这个存在三百年的”老大难“问题。1976年,模型论学者J.Keisler利用两条模型论公理,即”延伸公理“与”转移公理“,把问题说得更加清楚,更加透彻,可以让大学低年级学生”明白”,听入脑壳。我们把话说明白了就是,微积分学有两个“模型”:实数模型和超实数模型。原来无穷小躲在超实数模型里面,在传统实数模型里面并不存在。这是一个基本的认识。

            非常巧妙的是,微积分学的理论体系(或框架)在两个模型中都成立。也就是说,理论只有一套,但是,数学模型却有两个。从人的直觉,从人的思维习惯上来看,似乎无穷小微积分更加适合人们的思维习惯,更有诱惑力,而(εδ)微积分比较难于理解与掌握,因为,其中的限量词(quantifier)反转频繁,复杂多变。什么叫“限量词”?什么叫“反转频繁”?解决这些问题需要我们的思维素质不断地提高才行。

            面对国内的实际情况,普及无穷小微积分绝非一件容易之事情。空谈误国,实干兴邦。当前,需要一个专门的网站,开展这方面的普及教育活动。在博客上不便细说,不易交流,深入一点的话题就要“打住”。所幸的是,目前有一位富有远见的企业家愿意帮忙建立网站。我要感激他,但是,广大的青年学子更要感激他,国内数学界也要感谢他。做人,要知道感恩。

         看着国内的《高等数学》烂教材,我心中就生闷气。六次修订还有那么多的错,对得起谁?这些具体问题,待网站开通之后,让我慢慢说来。是与非,大家自有说法。

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