小學數(shù)學故事：萊布尼茲與微積分

　　17世紀下半葉，歐洲科學技術(shù)迅猛發(fā)展，由于生產(chǎn)力的提高和社會各方面的迫切需要，經(jīng)各國科學家的努力與歷史的積累，建立在函數(shù)與極限概念基礎(chǔ)上的微積分理論應(yīng)運而生了。微積分思想，最早可以追溯到希臘由阿基米德等人提出的計算面積和體積的方法。1665年牛頓創(chuàng)始了微積分，萊布尼茲在1673~1676年間也發(fā)表了微積分思想的論著。以前，微分和積分作為兩種數(shù)學運算、兩類數(shù)學問題，是分別的加以研究的。卡瓦列里、巴羅、沃利斯等人得到了一系列求面積(積分)、求切線斜率(導數(shù))的重要結(jié)果，但這些結(jié)果都是孤立的，不連貫的。只有萊布尼茲和牛頓將積分和微分真正溝通起來，明確地找到了兩者內(nèi)在的直接聯(lián)系：

　　微分和積分是互逆的兩種運算。而這是微積分建立的關(guān)鍵所在。只有確立了這一基本關(guān)系，才能在此基礎(chǔ)上構(gòu)建系統(tǒng)的微積分學。并從對各種函數(shù)的微分和求積公式中，總結(jié)出共同的算法程序，使微積分方法普遍化，發(fā)展成用符號表示的微積分運算法則。因此，微積分“是牛頓和萊布尼茲大體上完成的，但不是由他們發(fā)明的”(恩格斯：《自然辯證法》)。

　　然而關(guān)于微積分創(chuàng)立的優(yōu)先權(quán)，數(shù)學上曾掀起了一場激烈的爭論。實際上，牛頓在微積分方面的研究雖早于萊布尼茲，但萊布尼茲成果的發(fā)表則早于牛頓。萊布尼茲在1684年10月發(fā)表的《教師學報》上的論文，“一種求極大極小的奇妙類型的計算”，在數(shù)學被認為是最早發(fā)表的微積分文獻。牛頓在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》的第一版和第二版也寫道：“十年前在我和最杰出的幾何學家G、W萊布尼茲的通信中，我表明我已經(jīng)知道確定極大值和極小值的方法、作切線的方法以及類似的方法，但我在交換的信件中隱瞞了這方法，……這位最卓越的科學家在回信中寫道，他也發(fā)現(xiàn)了一種同樣的方法。

　　他并訴述了他的方法，它與我的方法幾乎沒有什么不同，除了他的措詞和符號而外。”(但在第三版及以后再版時，這段話被刪掉了。)因此，后來人們公認牛頓和萊布尼茲是各自獨立地創(chuàng)建微積分的。牛頓從物理學出發(fā)，運用集合方法研究微積分，其應(yīng)用上更多地結(jié)合了運動學，造詣高于萊布尼茲。萊布尼茲則從幾何問題出發(fā)，運用分析學方法引進微積分概念。

　　得出運算法則，其數(shù)學的嚴密性與系統(tǒng)性是牛頓所不及的。萊布尼茲認識到好的數(shù)學符號能節(jié)省思維勞動，運用符號的技巧是數(shù)學成功的關(guān)鍵之一。因此，他發(fā)明了一套適用的符號系統(tǒng)，如，引入dx表示x的微分，∫表示積分，dnx表示n階微分等等。這些符號進一步促進了微積分學的發(fā)展。1713年，萊布尼茲發(fā)表了《微積分的歷史和起源》一文，總結(jié)了自己創(chuàng)立微積分學的思路，說明了自己成就的獨立性。