18世纪数学18shiji shuxue
与17世纪相比,18世纪的数学虽然没有提供那样众多新颖而基本的概念与方法,却施展了高度的技巧,并根据科学技术特别是力学与天文学的需要, 提出和解决了大量新的问题。在数学方法上则完成了从几何方法向解析方法的转变。
这个世纪最引人注目的是微积分的迅速发展并发挥出巨大威力。一些重要概念(如函数)被不断明确和深化,一些强有力的方法被建立, 18世纪中叶, 多元微积分的概念与方法也已初步建立。1748年,欧拉出版了《无穷小分析引论》,标志着微积分发展的一个新阶段,与此同时,微积分向更加广阔的领域扩展,产生了无穷级数、常微分方程、偏微分方程、变分法等重要分支, 从而使现代数学中最广阔的领域——数学分析初具规模。这些进展主要是在伯努利家族、泰勒(Taylor. B.)、欧拉、克莱罗 (Clairaut, A. C.)、达朗贝尔、拉格朗日、拉普拉斯等人的推动下实现的。
与分析领域的巨大成就相比,其他领域略为逊色,但仍有十分明显的进步。
1713年,雅各布·伯努利的遗著《猜度术》出版,这是概率论的第一部专著, 对早期概率论作了全面总结。随后, 棣莫弗在 《机会论》 (1718)、《分析杂论》(1730) 中给出了大量新内容。1777年, 法国人蒲丰(Buffon, G. L. L.)提出了著名的 “投针问题”, 开始了几何概率的研究。
解析几何的进步与微分几何的创建交织在一起。1704年, 牛顿发表 《三次曲线》, 研究了78种可能情形中的72种。1715年,约翰·伯努利引入了三个坐标面, 1731年, 克莱罗开创了空间曲线理论,是三维微分几何的第一个重大进展。此后,欧拉对解析几何、空间曲线与曲面理论都有重要贡献。18世纪末至19世纪初,经过蒙日及其学生们的努力,终于把微分几何作为一门独立的学科建立起来, 同时他还是画法几何的奠基人。
在代数学方面, 对五次以上代数方程根式解的探讨仍在继续,其中拉格朗日的工作对19世纪群论的诞生有着重要意义。线性方程组及行列式已经建立了独立而系统化的理论。1799年, 高斯继承欧拉、达朗贝尔、拉格朗日的工作,终于给出了代数基本定理的第一个证明。
18世纪的数论主要是由欧拉推动的,他证明了费尔马提出的许多数论命题,系统地探讨了亲和数,并提出了二次互反律,这是18世纪数论中最富创造性的成果, 于1801年被高斯证明, 并称之为 “算术中的宝石”。哥德巴赫(1742) 与华林(Waring, E, 1770)分别提出了他们的著名猜想, 成为后世数论中的重大课题。18世纪后期,拉格朗日、勒让德也有重要的工作。
18世纪的数学在迅速发展的同时也暴露出其弱点:忽略了数学方法与基础的严密性,从而导致了一系列矛盾, 而18世纪的数学家对此似乎并不十分担心。这一时期的数学家大多又是物理学家,人们坚信,概念与方法在物理学上的正确性保证了它们在数学上的正确性。