17世纪的英国,一如既往地阴冷潮湿。
齐物醒来时,发现自己正躺在一个杂乱无章的书房里。
1666年的伍尔索普庄园里,暴风雪正在肆虐。
他看到,昏黄的灯光下,牛顿正趴在一张巨大的橡木桌前,头髮乱得像个鸟窝,双眼熬得通红。
他的脚边,散落著一地的、画满图形的草稿纸。
“该死的欧几里得,欺骗了我们!静態的几何是死的……宇宙是活的……”
牛顿嘴里念念有词地像个神经病。
“艾萨克。”
齐物起身走上前,隨手捡起地上一张画著內接多边形的图纸,“都17世纪了,怎么还能用古希腊时代的穷竭法,研究连续变化的宇宙呢?
这无异於用石斧雕刻钻石。”
“齐,噢,天吶,我的朋友,你终於来了!”
牛顿猛地跳起来,狠狠拥抱齐物,“你上次在苹果树下告诉我的引力模型太完美了!
但是我证明不了!
我没办法计算一个连续变化曲线上的瞬时变化率,你懂吗?
瞬时!
我也没办法把无限个无限小的量求和。”
齐物拍了拍牛顿的肩膀,捡起一张乾净的纸,拿起鹅毛笔,笑道:“艾萨克,你需要一种全新的工具,一种能计算『连续变化』的数学工具!
既然传统的欧几里得几何走不通,我们就拋弃静態,引入时间和流动的概念。”
牛顿陷入思考。
齐物在纸上画了一条平滑的曲线。
“把变量看作是隨时间流动的量。你可以叫他流变量,比如x、y,而他们流动的速度,或者说变化率,你可以叫它流数。可以用x˙、y˙表示。”(注1)
牛顿眼睛陡然睁大,他的数学直觉在这一刻充分爆发,只需要齐物稍微点拨,他就明白了大概:“流动的量……变化率!对,这才是符合宇宙规则的,宇宙中的一切都在流动!”
“艾萨克,你说得对。”
“假设有一个极小极小的时间增量,我们叫它o。”
齐物继续在曲线上取了两个紧邻的点,“在这段无限小的时间o里,变量x变成了x+x˙o,变量y变成了y+y˙o。”
然后他在纸上写了一个公式:
y=x^n。
“把增量代入,展开它,艾萨克。”
牛顿抢过鹅毛笔,迫不及待地开始推导:
y+y˙o=(x+x˙o)^n
利用二项式展开,可得
y+y˙o=x^n+nx^n-1(x˙o)+n(n-1)x^n-2(x˙o)2/2+……
因为y=x^n,两边消去,接下来两边同时除以极小时间o,可得
y˙=nx^n-1x˙+n(n-1)x^n-2(x˙)2o/2+……
“因为o是个无限趋於零的无穷小量,所以所有含有o的项,都可以近似地为零,直接抹去!”
牛顿兴奋地喊道,“所以我们可以得到……”
y˙/x˙=nx^n-1
这是足以改变人类文明进程的公式。
“这就是瞬时变化率,曲线的切线斜率。”
牛顿手舞足蹈地仰天长啸,“这样的话,我就不用画几万个三角形了,只需要这一个代数规则,就能瞬间求出任何曲线的瞬时速度!
亲爱的齐,你简直是太棒了!”
“开心得太早了,艾萨克。”
齐物道,“这只是一半哦。”
他拿起鹅毛笔,在纸的反面画了一个坐標系以及一条曲线下面的阴影面积。
“你刚才找到了求解瞬时变化率的方法,也就是微分,但是你还面临另一个问题:怎么把无限小的量加起来求和?我们可以称之为积分。”
牛顿停下庆祝,喃喃道:“切线是求变化率,面积是求积累量,这是两个完全相反的运算呢。”
“看似相反,但是——”
齐物在切线和面积之间画了一个双向箭头,“从另一个角度来看,求面积,不就是求切线的逆运算吗?”
一道闪电劈入脑海。
“上帝啊……”
牛顿瘫坐在藤椅上,在此刻他完成了人类歷史上最伟大的【顿悟】。
“求变化率和求累积量,是互逆的?也就是说,只要我求出一个函数的反导数,我就能不费吹灰之力地计算出任何不规则图形的面积!”
“天吶!齐,你的数学天赋简直让人嘆为观止!这个数学工具我命名为流数术,我觉得这是解开宇宙运转规律的钥匙!”
“有了它,別说是苹果,就算是彗星的轨道,我也能算得清清楚楚!”
牛顿癲狂的模样开始扭曲淡化、逐步消散。
叮!
齐物的脑海中响起清脆的提示音。
【你指导牛顿创立了流数术(微积分),赋予了人类解析连续运动的数学工具,完成了科学史的史诗级跨越式发展。】
【你获得艾萨卡牛顿的智慧馈赠】
【微积分本源探析+3:您的微积分与分析学知识体系水平达到3级(教授级),不仅精通现代微积分,更能洞悉实分析、复分析与泛函分析的底层同源架构。】
【盲盒碎片(进度2/7)。】
齐物缓缓睁开眼睛,发现外界的时间刚过去一节课。
他感受著大脑里涌入的磅礴分析学知识。
“牛爵爷的羊毛果然丰厚。”
就是不知道这个盲盒最后能开出什么呢?
现在他的代数几何微积分都到了3级,可以说,在兰苍县可以横著走了。
“齐物!”
就在这时,讲台上响起喊声。
齐物抬起头,看清楚老师后,暗暗咂舌,完蛋了——
是语文课。
“一节课四十分钟,你睡了三十五分钟了,总算是醒了。”
高三七班的语文老师是个五十岁的小老太王甜甜,同学们称之为王姐。
“这次摸底考你数理进步很大,但是语文也不能落下啊!”
王姐谆谆教导,“高考是3+3,木桶效应!拿出你学数学的那个劲,提提语文的分行不行啊。”
“如果你语文提30分,英语提30分,你算算这是多少分了?”
“672分!你能上985!”
王姐走下讲台,越看齐物越觉得可惜,怎么能这么偏科呢?
“拿出你的摸底考试卷,看看这道古诗词鑑赏,苏軾的《定风波》!
题目问词人雨中独行体现了怎样的人生態度,这题难吗?妥妥的基础送分题!”
王姐拿起齐物的卷子看了看,“嘖嘖嘖,齐物啊齐物,你那聪明的小脑袋能记住那么复杂的公式,怎么就记不住得分点呢?”
“我说过是多少次了?看见苏軾你就写豁达乐观、宠辱不惊,你看看你写的啥?”
“苏軾淋雨不躲,纯属故意装酷耍帅,喜欢凹人设?”
“还有张伟,你居然能解读成苏軾心情不好,故意淋雨发泄情绪,跟现代人淋雨emo一模一样?”
“我真要被你们气死了!”
齐物很头疼。
面对阅读理解,他这没办法,他觉得这玩意纯属臆测。
不像数学,1就是1,永远变不成0。
————
注1:这是歷史上牛顿最初创立微积分时使用的流数术记號,不同於莱布尼茨的dx/dy。
齐物醒来时,发现自己正躺在一个杂乱无章的书房里。
1666年的伍尔索普庄园里,暴风雪正在肆虐。
他看到,昏黄的灯光下,牛顿正趴在一张巨大的橡木桌前,头髮乱得像个鸟窝,双眼熬得通红。
他的脚边,散落著一地的、画满图形的草稿纸。
“该死的欧几里得,欺骗了我们!静態的几何是死的……宇宙是活的……”
牛顿嘴里念念有词地像个神经病。
“艾萨克。”
齐物起身走上前,隨手捡起地上一张画著內接多边形的图纸,“都17世纪了,怎么还能用古希腊时代的穷竭法,研究连续变化的宇宙呢?
这无异於用石斧雕刻钻石。”
“齐,噢,天吶,我的朋友,你终於来了!”
牛顿猛地跳起来,狠狠拥抱齐物,“你上次在苹果树下告诉我的引力模型太完美了!
但是我证明不了!
我没办法计算一个连续变化曲线上的瞬时变化率,你懂吗?
瞬时!
我也没办法把无限个无限小的量求和。”
齐物拍了拍牛顿的肩膀,捡起一张乾净的纸,拿起鹅毛笔,笑道:“艾萨克,你需要一种全新的工具,一种能计算『连续变化』的数学工具!
既然传统的欧几里得几何走不通,我们就拋弃静態,引入时间和流动的概念。”
牛顿陷入思考。
齐物在纸上画了一条平滑的曲线。
“把变量看作是隨时间流动的量。你可以叫他流变量,比如x、y,而他们流动的速度,或者说变化率,你可以叫它流数。可以用x˙、y˙表示。”(注1)
牛顿眼睛陡然睁大,他的数学直觉在这一刻充分爆发,只需要齐物稍微点拨,他就明白了大概:“流动的量……变化率!对,这才是符合宇宙规则的,宇宙中的一切都在流动!”
“艾萨克,你说得对。”
“假设有一个极小极小的时间增量,我们叫它o。”
齐物继续在曲线上取了两个紧邻的点,“在这段无限小的时间o里,变量x变成了x+x˙o,变量y变成了y+y˙o。”
然后他在纸上写了一个公式:
y=x^n。
“把增量代入,展开它,艾萨克。”
牛顿抢过鹅毛笔,迫不及待地开始推导:
y+y˙o=(x+x˙o)^n
利用二项式展开,可得
y+y˙o=x^n+nx^n-1(x˙o)+n(n-1)x^n-2(x˙o)2/2+……
因为y=x^n,两边消去,接下来两边同时除以极小时间o,可得
y˙=nx^n-1x˙+n(n-1)x^n-2(x˙)2o/2+……
“因为o是个无限趋於零的无穷小量,所以所有含有o的项,都可以近似地为零,直接抹去!”
牛顿兴奋地喊道,“所以我们可以得到……”
y˙/x˙=nx^n-1
这是足以改变人类文明进程的公式。
“这就是瞬时变化率,曲线的切线斜率。”
牛顿手舞足蹈地仰天长啸,“这样的话,我就不用画几万个三角形了,只需要这一个代数规则,就能瞬间求出任何曲线的瞬时速度!
亲爱的齐,你简直是太棒了!”
“开心得太早了,艾萨克。”
齐物道,“这只是一半哦。”
他拿起鹅毛笔,在纸的反面画了一个坐標系以及一条曲线下面的阴影面积。
“你刚才找到了求解瞬时变化率的方法,也就是微分,但是你还面临另一个问题:怎么把无限小的量加起来求和?我们可以称之为积分。”
牛顿停下庆祝,喃喃道:“切线是求变化率,面积是求积累量,这是两个完全相反的运算呢。”
“看似相反,但是——”
齐物在切线和面积之间画了一个双向箭头,“从另一个角度来看,求面积,不就是求切线的逆运算吗?”
一道闪电劈入脑海。
“上帝啊……”
牛顿瘫坐在藤椅上,在此刻他完成了人类歷史上最伟大的【顿悟】。
“求变化率和求累积量,是互逆的?也就是说,只要我求出一个函数的反导数,我就能不费吹灰之力地计算出任何不规则图形的面积!”
“天吶!齐,你的数学天赋简直让人嘆为观止!这个数学工具我命名为流数术,我觉得这是解开宇宙运转规律的钥匙!”
“有了它,別说是苹果,就算是彗星的轨道,我也能算得清清楚楚!”
牛顿癲狂的模样开始扭曲淡化、逐步消散。
叮!
齐物的脑海中响起清脆的提示音。
【你指导牛顿创立了流数术(微积分),赋予了人类解析连续运动的数学工具,完成了科学史的史诗级跨越式发展。】
【你获得艾萨卡牛顿的智慧馈赠】
【微积分本源探析+3:您的微积分与分析学知识体系水平达到3级(教授级),不仅精通现代微积分,更能洞悉实分析、复分析与泛函分析的底层同源架构。】
【盲盒碎片(进度2/7)。】
齐物缓缓睁开眼睛,发现外界的时间刚过去一节课。
他感受著大脑里涌入的磅礴分析学知识。
“牛爵爷的羊毛果然丰厚。”
就是不知道这个盲盒最后能开出什么呢?
现在他的代数几何微积分都到了3级,可以说,在兰苍县可以横著走了。
“齐物!”
就在这时,讲台上响起喊声。
齐物抬起头,看清楚老师后,暗暗咂舌,完蛋了——
是语文课。
“一节课四十分钟,你睡了三十五分钟了,总算是醒了。”
高三七班的语文老师是个五十岁的小老太王甜甜,同学们称之为王姐。
“这次摸底考你数理进步很大,但是语文也不能落下啊!”
王姐谆谆教导,“高考是3+3,木桶效应!拿出你学数学的那个劲,提提语文的分行不行啊。”
“如果你语文提30分,英语提30分,你算算这是多少分了?”
“672分!你能上985!”
王姐走下讲台,越看齐物越觉得可惜,怎么能这么偏科呢?
“拿出你的摸底考试卷,看看这道古诗词鑑赏,苏軾的《定风波》!
题目问词人雨中独行体现了怎样的人生態度,这题难吗?妥妥的基础送分题!”
王姐拿起齐物的卷子看了看,“嘖嘖嘖,齐物啊齐物,你那聪明的小脑袋能记住那么复杂的公式,怎么就记不住得分点呢?”
“我说过是多少次了?看见苏軾你就写豁达乐观、宠辱不惊,你看看你写的啥?”
“苏軾淋雨不躲,纯属故意装酷耍帅,喜欢凹人设?”
“还有张伟,你居然能解读成苏軾心情不好,故意淋雨发泄情绪,跟现代人淋雨emo一模一样?”
“我真要被你们气死了!”
齐物很头疼。
面对阅读理解,他这没办法,他觉得这玩意纯属臆测。
不像数学,1就是1,永远变不成0。
————
注1:这是歷史上牛顿最初创立微积分时使用的流数术记號,不同於莱布尼茨的dx/dy。
