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干燥的灵魂潮湿的心

飞翔的鸿鹄啊,今夜为我打开寂静之门

 
 
 

日志

 
 

[转载]数学话剧:幻梦空间演绎微积分优先权之争  

2014-06-16 22:46:50|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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数学话剧:幻梦空间演绎微积分优先权之争

[转载]数学话剧:幻梦空间演绎微积分优先权之争 - sunny - 干燥的灵魂潮湿的心

有人说微积分(Calculus)堪称人类智慧最伟大的成就之一,而这个伟大数学成就的创造者是人类历史上最聪慧的科学巨人们,一为英国的艾萨克·牛顿Isaac Newton1643年1月4日—1727年3月21日),另一位便是德意志的弗里德·威廉·莱布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz,1646年—1716年)。11月21日晚,著名的牛顿—莱布尼茨公式像是变为了数学系师生们口袋中的魔法,他们用带有双重梦境的原创话剧演绎了科学史上的经典公案——牛顿与莱布尼茨的微积分优先权之争。

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数学话剧新作演绎科学史上的经典公案

梦境:牛顿与莱布尼茨的多次“短兵相接”

  “物竞天哲”的脚本最初来自数学系11级学生湛悦在“数学作文大赛”中的一等奖作品,描写了牛顿和莱布尼茨在法庭上争论微积分优先权的一幕。而事实上,历史中的莱布尼茨与牛顿从未见过面,仅有少量较为友好的书信往来,两人之间的优先权之争更多源于追随者的推波助澜。数学系的师生们并未被史实限定了想像的空间,运用当代学生的课堂一梦,完成了牛顿与莱布尼茨多次“短兵相接”的虚拟,为表现科学巨人牛顿并不完美的人性,以及莱布尼茨由此黯淡悲伤的晚年境遇。

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晚年的莱布尼茨和秘书丽莎在寓所中

  话剧中最为精彩的一幕,便是牛顿和莱布尼茨的当庭对峙。强势的牛顿公爵在仲裁会上公然指责莱布尼茨剽窃了他的微积分研究成果。其中,你来我往的交锋多源于后人对这个问题的诸多探讨和争执。自1699年起,莱布尼茨曾遭到包括英国皇家学会在内的多次质疑,莱布尼茨都极力反驳,而时任皇家学会会长的牛顿,起草了对莱布尼茨的调查报告并匿名拟写攻击他的长篇文章。后人通过研究莱布尼茨的手稿发现两人是从不同的思路创建微积分的:牛顿是为解决运动问题,先有导数概念,后有积分概念;莱布尼茨则反之,受其哲学思想的影响,先有积分概念,后有导数概念。莱布尼茨对微积分表述得更清楚,采用的符号系统比牛顿的更直观、合理,被普遍采纳沿用至今。因此现在的教科书一般把牛顿和莱布尼茨共同列为微积分的创建者。

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1665年夏天为避鼠疫暂住母亲农场的牛顿

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仲裁会上牛顿与莱布尼茨对峙

   在解释这部话剧的名字时,数学系指导老师刘攀说了两层含义。其一,物竞天择代表了进化论中弱肉强食的生存法则,“在那个时代,也许牛顿是被命运偏爱的人,”刘攀说,“另一方面,物代表物理,哲代表哲学,两位科学家的出发点不同,最终在科学的道路上殊途同归。”

  如剧中所说,“很多事情仿佛都有那么一个时期,届时它们就在很多地方同时被人们发现了,正如在春季看到紫罗兰处处开放一样。在科学史上也不乏这样的例子诸如笛卡尔和费马同时创建了解析几何高斯、波尔约和罗巴切夫斯基同时建立了非欧几何,而牛顿和莱布尼茨关于微积分基本定理的创造,何尝不可以是这样的一个例证呢。所以,这场跨越两个多世纪的争论最后得到的公正结论是牛顿和莱布尼茨各自独立地创建了微积分。”

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双重梦境  莱布尼茨幻象之下目睹自己的葬礼

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课堂上同学们对微积分优先权之争各抒己见

迷人的历史插曲:关于最速降线问题的竞赛

  为了使这部数学话剧更具备数学味道,同学们用莱布尼茨晚年的一场梦,巧妙的安排了牛顿和莱布尼茨间关于最速降线问题的数学竞赛,出题人和题目都是历史上真实存在的名人名题,既1696约翰-贝努利向全欧洲的数学家发出的一个挑战。正如剧中最后老师的解说,这个挑战赛“或是那个时代最迷人的一个插曲。最后有5个人分享了这一舞台的荣誉牛顿和莱布尼茨都在其中!”为了凸显莱布尼茨的人生悲剧,剧中梦境里的他怎么也想不起解题方法而再一次输给了牛顿。

科学家们之间的输赢可能是虚无的,但这场由牛顿导演的自卫战所带来的,是英国学派割断了他们与欧洲大陆数学家们之间的联系,致使英国的数学研究停滞了一个多世纪。“我最想让同学们感知的就是数学的合作与分享精神,”刘攀老师说。

科学是没有国界的。纵观微积分的发展之旅,微积分出现的前夕其实已有费马沃尔斯巴罗等许多数学家前瞻性的研究工作然后有牛顿和莱布尼茨天才地总揽其前辈思想的精华而获得了微积分学的基本定理。再经由伯努利家族、欧拉,拉格朗日等许许多多数学家的努力,微积分最后演变为现代数学的一大主流。”

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最速降线问题的数学竞赛

“每个立志成为科学家的人都需要偶像。”

297年前的11月14日,莱布尼茨去世。数学系在此时上演这部话剧,也是为了缅怀这位伟大的数学天才。“演职人员中有一半是大一新生,他们其实还没怎么接触过微积分,”刘攀老师说:“我曾觉得可能大二、大三的学生来演绎会更便于理解发挥,但通过排演参与这部话剧,大一的同学在之后的学习中将对微积分有很好的认知和接受,这是非常好的。”

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指导老师之一刘攀在演出后上台发言

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演出现场

剧本自今年暑假开始酝酿至11月初定终稿,经历了近半年的反复推敲、打磨修改。令学生导演张绪玉倍感惊喜的是,在10月中旬的首次选角会上,教室竟然座无虚席,印制的脚本供不应求。“后来的排练总是非常欢乐,虽然时间紧迫且恰逢期中考试,我们集中排练都在每天晚上8点以后的操场或者三教教室进行,”张绪玉说,“演出结束那一刻大家的心情都难以平复,很多人问我是不是再也不会有机会演“物竞天哲”了,大家都感觉意犹未尽。”      

  “我想过两、三年,可能会重新排演一次,”刘攀说,“那时将是纪念莱布尼茨逝世300周年,我想让剧本更成熟丰满,场与场间的过度更自然。”近期他将着手针对这次数学话剧创作演出的调研,以访谈等形式收集学生的感想和反馈。“学生要成为一个真正的科学家,他们是需要偶像的,”刘攀说。数学话剧的创作和实践起步于两年前,继去年广受好评的剧目“无以复伽——伽罗瓦之夜”回味了法国天才数学家埃瓦里斯特·伽罗瓦的悲剧人生和浪漫情怀后,今年的数学话剧“物竞天哲”更加注重话剧的原创性。“数学的故事说不完,”刘攀说,“大家分享数学文化与精神是我们坚持的动力与心愿。”

 

 

作者:吕安琪 邹佳晨/文 吕安琪/图 | 信息来源:华东师范大学数学系 |
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