1550年,纳皮尔出生于苏格兰爱丁堡的一个贵族家庭。纳皮尔的兴趣也十分广泛,虽然不是职业数学家,但却一直研究数学。德国数学家stifek在观察上述两个数列时发现,等比数列的乘除运算与等差数列的加减运算有一种对应关系。于是他称对数为“人造的数”。辛苦也得到了回报,对数的出现收到了许多科学家的追捧,纳皮尔也受到了来自全世界各地的赞美。并于1624年出版了《对数算术》,公布了以10为底的14位对数表。

没计算机的年代
还好有它
毕业后,小天我也发现自己的计算能力越来越差,有时候三位数的加减运算都要运用到计算器,别说开方乘方了。
这也不禁让我在想,在那个计算器还没有出现的时代,古人们究竟是怎么进行庞大又繁琐的计算呢?
故事得从400年前开始说起。
对数的起源
16世纪初,天文学得到了快速的发展,但由于在计算星球轨道与星球位置关系时需要涉及乘、除,乘方与开方,人们往往要花费大量的时间进行计算。
为了解决这个问题,科学家们开始寻求更简便的方法,在这样的背景下,对数应运而生。
对数的创始人是来自苏格兰的约翰·纳皮尔(John Napier)。
1550年,纳皮尔出生于苏格兰爱丁堡的一个贵族家庭。
13岁进入圣安德鲁斯大学学习,但为了丰富自己的学识,16岁时,大学还没毕业就开始到欧洲大陆旅行和游学。
21岁时,他回到了家乡,继承了城堡。虽过他有着地主身份,但他却总是干着农民的活。
为了让庄家长得更好,动物养的更肥,他不仅亲自下地进行肥料施肥实验,研究饲料的配比度。动手能力极强的他还设计制造过抽水机。
纳皮尔也是个极具正义感,行动力极强的富二代。他那个年代刚好正值欧洲的宗教革命,由于纳皮尔在游学的那几年,见的世面也比较多,他认为:嗯,革命非常的有必要。
于是他也用行动表示了自己的立场,不仅写文章攻击旧教(天主教),还在听闻西班牙要来攻打的消息时,主动提出要研究兵器(潜水艇,装甲马车等)与其拼命。
但他的兵器还没制成,西班牙就凉凉了,不过他也还是成为了当地的英雄人物。
纳皮尔的兴趣也十分广泛,虽然不是职业数学家,但却一直研究数学。同时他也是一个天文爱好者。
1594年,为了寻求一种球面三角计算的简便方法,在受了等比数列和等差数列的项之间对应关系的启发后,纳皮尔运用了独特的方法构造出对数方法。
德国数学家stifek在观察上述两个数列时发现,等比数列的乘除运算与等差数列的加减运算有一种对应关系。要想知道第一列任意两数的积(商),只需求出其下边代表数的和(差),再把和(差)对向上边的原数,则可求出积(商)。但当时指数概念还没有完善,指数也没有符号,因此也没有“底”的概念。于是他称对数为“人造的数”。
接下来,他花了整整20年的时间,在计算对数。
要知道,在那个世纪,什么计算工具都没有。每一个成果都是纳皮尔一项一项的算出来,日复一日,年复一年。
要换作小天我,顶着这个富二代身份,估计都只知道吃喝玩乐了。
辛苦也得到了回报,对数的出现收到了许多科学家的追捧,纳皮尔也受到了来自全世界各地的赞美。
1614年6月,纳皮尔在爱丁堡出版了第一本对数专著《奇妙的对数定律说明书》(Mirifici logarithmorum canonis descriptio)阐明了对数原理,后人称为纳皮尔对数:Nap logX。
看起来在数学实践中,最麻烦的莫过于大数字的乘法、除法、开平方和开立方,计算起来特别费事又伤脑筋,于是我开始构思有什么巧妙好用的方法可以解决这些问题。对数的完善与发展
虽然纳皮尔是对数的创始人,但将对数加以改造使之广泛流传的是纳皮尔的朋友布里格斯(Briggs)。
布里格斯通过研究《奇妙的对数定律说明书》后,感到其中的对数用起来很不方便,特地来到苏格兰拜访纳皮尔,建议改良对数,使1的对数为0,10的对数为1,这样就得到了以10为底的常用对数。
可惜纳皮尔隔年于1617年春天去世,后来就由布里格斯以毕生精力继承纳皮尔的未竟事业。
1619年布里格斯发表了《奇妙对数规则的结构》,在书中详细阐述了对数计算和造对表的方法。并于1624年出版了《对数算术》,公布了以10为底的14位对数表。
对数表
对数表的发明很快就传遍了欧洲大陆,不到一个世纪,就传遍世界,成为不可缺少的计算器,尤其是让深受计算之苦的让天文学家们欣喜若狂。
因为对数的英文为logarithm,对数的符号也被记作log。
由于指数(y=ax)的出现比对数要晚,所以纳皮尔那个年代讨论的对数与指数并没有互逆关系。直到18世纪,瑞士的数学家欧拉才使用x=logay定义两者关系。
欧拉
对数公式通过变化,不仅能化乘除为加减,化乘方开方为乘除,还能将高级运算降为次级运算。(简直就是对数在手,计算我有)
现在最常用的对数有两种,一种叫自然对数,它以数e为底,另一种叫常用对数,它以10为底。
因为牛顿(Newton)和莱布尼兹(Leibniz)创立了微积分,柯西(Cauchy)和魏尔斯特拉斯(Weierstrass)等人奠定了微积分的基础,建立了严格的极限理论,人们发现当n无限增加时,数列(1 1/n)n极限存在,这个极限是一个无理数,等于2.71828182845……,为了纪念伟大的瑞士数学家欧拉(Euler),数学家把这个数用字母e来表示。简便的算法对于当时的天文计算起了重要作用。就连大名鼎鼎的开普勒也是通过此方法进行行星轨道计算。
法国数学家和天文学家拉普拉斯(Laplace,1749-1827)也曾说:
一个人的寿命如果不拿他在世上的时间长短来计算,而是拿他一生中的工作多少来衡量,那么可以说,对数的发明等于延长了人类的寿命。拉普拉斯
20世纪后,虽然计算机替代了对数尺,但对数的意义已经不单单是一种计算技术了。
经过几代数学家的研究,作为数学基础内容,对数也表现出广泛的应用。
恩格斯更将是对数的发明与解析几何学的产生、微积分学的创始并称为17世纪数学的三大成就。
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