對(duì)數(shù)簡(jiǎn)史

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

對(duì)數(shù)是中學(xué)初等數(shù)學(xué)中的重要內(nèi)容,那么當(dāng)初是誰首創(chuàng)“對(duì)數(shù)”這種高級(jí)運(yùn)算的呢?在數(shù)學(xué)史上,一般認(rèn)為對(duì)數(shù)的發(fā)明者是十六世紀(jì)末到十七世紀(jì)初的蘇格蘭數(shù)學(xué)家──納皮爾(Napier,1550-1617年)男爵。

在納皮爾所處的年代,哥白尼的“太陽中心說”剛剛開始流行,這導(dǎo)致天文學(xué)成為當(dāng)時(shí)的熱門學(xué)科。可是由于當(dāng)時(shí)常量數(shù)學(xué)的局限性,天文學(xué)家們不得不花費(fèi)很大的精力去計(jì)算那些繁雜的“天文數(shù)字”,因此浪費(fèi)了若干年甚至畢生的寶貴時(shí)間。納皮爾也是當(dāng)時(shí)的一位天文愛好者,為了簡(jiǎn)化計(jì)算,他多年潛心研究大數(shù)字的計(jì)算技術(shù),終于獨(dú)立發(fā)明了對(duì)數(shù)。

當(dāng)然,納皮爾所發(fā)明的對(duì)數(shù),在形式上與現(xiàn)代數(shù)學(xué)中的對(duì)數(shù)理論并不完全一樣。在納皮爾那個(gè)時(shí)代,“指數(shù)”這個(gè)概念還尚未形成,因此納皮爾并不是像現(xiàn)行代數(shù)課本中那樣,通過指數(shù)來引出對(duì)數(shù),而是通過研究直線運(yùn)動(dòng)得出對(duì)數(shù)概念的。

那么,當(dāng)時(shí)納皮爾所發(fā)明的對(duì)數(shù)運(yùn)算,是怎么一回事呢?在那個(gè)時(shí)代,計(jì)算多位數(shù)之間的乘積,還是十分復(fù)雜的運(yùn)算,因此納皮爾首先發(fā)明了一種計(jì)算特殊多位數(shù)之間乘積的方法。讓我們來看看下面這個(gè)例子:

0、1、2、3、4、5、6、7 、8 、9 、10 、11 、12 、13 、14 、……

1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024、2048、4096、8192、16384、……

這兩行數(shù)字之間的關(guān)系是極為明確的:第一行表示2的指數(shù),第二行表示2的對(duì)應(yīng)冪。如果我們要計(jì)算第二行中兩個(gè)數(shù)的乘積,可以通過第一行對(duì)應(yīng)數(shù)字的加和來實(shí)現(xiàn)。

比如,計(jì)算64×256的值,就可以先查詢第一行的對(duì)應(yīng)數(shù)字:64對(duì)應(yīng)6,256對(duì)應(yīng)8;然后再把第一行中的對(duì)應(yīng)數(shù)字加和起來:6+8=14;第一行中的14,對(duì)應(yīng)第二行中的16384,所以有:64×256=16384。

納皮爾的這種計(jì)算方法,實(shí)際上已經(jīng)完全是現(xiàn)代數(shù)學(xué)中“對(duì)數(shù)運(yùn)算”的思想了。回憶一下,我們?cè)谥袑W(xué)學(xué)習(xí)“運(yùn)用對(duì)數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算”的時(shí)候,采用的不正是這種思路嗎:計(jì)算兩個(gè)復(fù)雜數(shù)的乘積,先查《常用對(duì)數(shù)表》,找到這兩個(gè)復(fù)雜數(shù)的常用對(duì)數(shù),再把這兩個(gè)常用對(duì)數(shù)值相加,再通過《常用對(duì)數(shù)的反對(duì)數(shù)表》查出加和值的反對(duì)數(shù)值,就是原先那兩個(gè)復(fù)雜數(shù)的乘積了。這種“化乘除為加減”,從而達(dá)到簡(jiǎn)化計(jì)算的思路,不正是對(duì)數(shù)運(yùn)算的明顯特征嗎?

經(jīng)過多年的探索,納皮爾男爵于1614年出版了他的名著《奇妙的對(duì)數(shù)定律說明書》,向世人公布了他的這項(xiàng)發(fā)明,并且解釋了這項(xiàng)發(fā)明的特點(diǎn)。

所以,納皮爾是當(dāng)之無愧的“對(duì)數(shù)締造者”,理應(yīng)在數(shù)學(xué)史上享有這份殊榮。偉大的導(dǎo)師恩格斯在他的著作《自然辯證法》中,曾經(jīng)把笛卡爾的坐標(biāo)、納皮爾的對(duì)數(shù)、牛頓和萊布尼茲的微積分共同稱為十七世紀(jì)的三大數(shù)學(xué)發(fā)明。法國著名的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家拉普拉斯(PierreSimonLaplace,1749-1827)曾說:對(duì)數(shù),可以縮短計(jì)算時(shí)間,“在實(shí)效上等于把天文學(xué)家的壽命延長了許多倍”。


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