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數學史 / 笛卡兒

笛卡兒﹝Descartes, Rene du Perron, 1596-1650﹞

  笛卡兒是法國著名的哲學家、數學家、物理學家及自然科學家。他於1596年3月31日出生於圖倫一貴族家庭。童年就讀於拉弗萊什公學時,因體弱多病,被允早晨在床上讀書,漸漸養成一種喜愛寧靜,擅於思考的習慣。在校內更結織了密友梅森。 

  1612年,他到巴黎普瓦捷大學供讀法律,四年後獲頒博士學位,並成為律師。當時法國社會的有志之士,不是致力宗教,便是獻身軍事,這種風氣甚為盛行,這驅使笛卡兒於1618年往荷蘭從軍。服役期間,他仍對數學感興趣。某日休息,他在街上散步時受一荷蘭文招貼所吸引,但因不懂荷蘭文,於是請身邊的人譯成拉丁文或法文。恰巧這人是多特學院院長畢克門。經此翻譯,笛卡兒才得悉這是一張當時數學家所下的「挑戰書」,廣徵上列難題答案。笛卡兒竟在數小時內求得答案,使畢克門大為佩服。 

  1621年,笛卡兒脫離軍隊返法,但適逢內亂,於是遊歷於丹麥、德國、意大利等地。直至1625年才返回法國,與梅森等人一起研討數學。1628年移居荷蘭,並通過數學家梅森神父,與歐洲主要學者保持密切聯絡。閒時更從事數學、天文學、物理學、化學及生理學等領域的研究。他所有著作幾乎全是在荷蘭完成的。他的主要著作有《指導哲理之原則》﹝1628年寫成﹞,以哥白尼學說為基礎之《論世界》﹝1634年完成,但因伽利略受教會迫害而未出版﹞,《方法論》﹝1637年6月8日於萊頓匿名出版﹞,《形而上學的沉思》及《哲學原理》﹝1644年出版﹞。 1649年冬,他應邀到斯德哥爾摩為瑞典女皇克利斯提娜授課。最後,這位以創立解析幾何而聞名的數學家因肺炎於1650年2月11日在當地病逝。 

  笛卡兒早在讀書時期,已懷疑和反對統治歐洲思想界的經院哲學。多年來的遊歷與多方面的科學研究,加上與社會各階層人士之交往及不斷的自我反思,使他堅信必須拋棄經院哲學,探求正確思想方法,創立為實踐服務的哲學,「才可成為自然的主人與統治者」。他認為數學是其他一切科學之理想與模型,提出了以數學為基礎,以演繹法為核心的方法論及認識論,成為西方近代哲學創始人之一,對後世的哲學、數學及自然科學起了巨大作用。而且他還一直為捍衛他的學說而和教會及其他反對勢力抗衡。 

  此外,他於1637年以法文寫成的《方法論》﹝最早的一部著作﹞,附設三短論及一篇序言分別為:《折光學》、《氣象學》、《幾何學》及《科學中正確運用理性和追求真理的方法論》。當中以《幾何學》為代表作,亦因此確立了他於數學史上之地位。這亦是他唯一的數學論著。全書共分三卷,內容分析了幾何學與代數學的優劣,表示要尋求另一種包含兩者好處而沒有兩者劣處的方法。 

  在卷一中,他把幾何問題化作代數問題,提出幾何問題的統一作圖法:以單位線段及線段的加、減、乘、除、開方等概念,將線段和數量聯繫起來,通過線段間的關係設立方程。在卷二中,他以這新方法解決帕普斯問題時,在平面上以一直線為基線,為它規定一起點及選定與之相交的另一直線,三項分別為x軸,原點及y軸,形成一個斜座標系。此時,該平面上的任何一點位置均可以﹝x,y﹞唯一地表示。帕普斯問題便化為一含兩個未知數的二次不定方程。他指出方程的次數與座標系的選擇無關,因此可依方程的次數將曲線分類。在卷三中,他指出方程可有與它的次數一樣多的根,且提出笛兒符號法則:方程正根的最多個數等同其系數變號的次數;其負根﹝假根﹞的最多個數等同符號不變的次數。笛卡兒還以a,b、c,……表示已知量及x,y,z,……表示未知量去改進韋達所創的符號系統。 

  《幾何學》提出了解析幾何學之主要思想與方法,這標誌著解析幾何學之誕生。笛卡兒畢生專注於各項知識部門的研究,為人類的科學寶庫帶來豐厚的成果,對後世的研究影響深遠。

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