数学史 · 中文镜像

数学家传记

阿尔库塔斯Archytas

出生
约公元前428年 大希腊塔伦图姆(今意大利塔兰托)
逝世
约公元前350年

阿尔库塔斯是一位希腊数学家、政治家和哲学家,研究调和平均数和倍立方问题。

完整传记

阿尔库塔斯 是一位数学家、政治家和哲学家,生活在大希腊的 阿尔库塔斯,大希腊是意大利南部的一个地区,在公元前五世纪处于希腊控制之下。毕达哥拉斯学派曾一度在整个大希腊势力强大,但遭到攻击和驱逐,直到只有 阿尔库塔斯 城仍是他们的据点。阿尔库塔斯 在 阿尔库塔斯 领导毕达哥拉斯学派,并试图联合该地区的希腊城镇,结成联盟以对抗他们的非希腊邻居。他担任 阿尔库塔斯 军队的总司令七年,尽管有法律规定任何人担任该职位不得超过一年。柏拉图 成为他的密友,是在大希腊逗留期间与他结识的。托马斯·利特尔·希思 在 [4] 中写道:-

……据说他通过一封信,使 柏拉图 免于死于 Dionysius 之手。

事实上,柏拉图 曾多次前往西西里,正是在公元前 361 年的第三次旅行中,他被 Dionysius II 扣留。柏拉图 写信给 阿尔库塔斯,后者派船去营救他。关于 阿尔库塔斯 与 柏拉图 之间关系的更多细节,请参阅有趣的文章 [8]。

鉴于上述故事以及阿尔库塔斯在苏格拉底之后的结论,将他列入前苏格拉底哲学家的著作中,如[3]所做的那样,可能显得奇怪。然而这样做是因为阿尔库塔斯哲学的风格,而非严格的年代顺序。

阿尔库塔斯 是 菲洛劳斯 的学生,因此是 毕达哥拉斯 哲学的坚定支持者,相信数学提供了理解万物的途径。尽管 阿尔库塔斯 研究许多主题,但由于他是毕达哥拉斯学派成员,数学是他的主要学科,所有其他学科都被视为依赖于数学。他声称数学由四个分支组成,即几何、算术、天文学和音乐。他还相信数学研究在其他方面也很重要,他著作中保存下来的一段残篇表明了这一点(见 [3] 或 [6]):-

在我看来,数学家似乎具有卓越的洞察力,他们会正确地思考存在着的具体事物,这一点儿也不奇怪;因为既然他们能卓越地洞察宇宙的物理,他们也很可能对存在着的具体事物有卓越的见解。确实,他们传给了我们关于星辰的速度及其升落、关于几何、算术、天文,尤其是音乐的敏锐洞察力。这些似乎是姊妹科学,因为它们关注的是存在的前两种相关形式[数和量]。

这段残篇来自他某部著作的序言,有人称该著作题为On Mathematics,而另一些人则称其题为On Harmonics。当然,在这段引文之后,讨论了音高、频率和一种声音理论。它确实包含一些错误,但仍是一部非凡的著作,并构成了柏拉图著作中声音理论的基础。

阿尔库塔斯研究了调和平均数并给它起了这个名字(在更早的时代它被称为子相反)。他研究这个的原因是他对倍立方问题的兴趣,即找到一个立方体的边,其体积是给定立方体的两倍。希俄斯的希波克拉底将问题简化为找到两个比例中项。阿尔库塔斯用一个非凡的几何解法解决了这个问题(当然不是尺规作图)。

阿尔库塔斯在解决两条线段之间找到两个比例中项的问题时引入的一个有趣创新是将运动引入几何。他的方法使用一个在三维空间中旋转的半圆,以及它切割另一个三维曲面所形成的曲线。

我们通过阿什凯隆的欧托基奥斯的阿什凯隆的欧托基奥斯的著作了解到阿尔库塔斯对倍立方问题的解法。在这些著作中,阿什凯隆的欧托基奥斯声称引用了罗得岛的罗德岛的欧德摩斯History of geometry中给出的描述,但引文的准确性受到[10]作者的怀疑。

阿尔库塔斯的另一个有趣的数学发现是,不存在一个数,它是两个比率为(n+1):n(n+1) : n的数之间的几何中项。他的证明最有趣的地方在于,它接近多年后欧几里得给出的证明,并且它引用了后来出现在欧几里得Elements第七卷中的已知定理。

刚刚给出的论证使巴特尔·伦德特·范德瓦尔登声称(例如见[5]),Elements第七卷中出现的许多结果早于阿尔库塔斯。他声称,显然有一些著作,在欧几里得撰写Elements之前许多年写成,涵盖了相同的材料。阿尔库塔斯建立在这项早期工作之上,他的发现很大程度上就是欧几里得Elements第八卷中提出的那些。按照巴特尔·伦德特·范德瓦尔登的这些论证,现在广泛接受的是,欧几里得借用了阿尔库塔斯的工作用于Elements第八卷。

阿尔库塔斯有时被称为力学之父,据说他发明了两种机械装置。一种装置是一只机械鸟[2]:-

这只鸟显然悬挂在一根枢轴杆的末端,整个装置通过蒸汽或压缩空气的喷射而旋转。

另一种机械装置是给儿童的拨浪鼓,用亚里士多德的话说(例如见[4])是有用的:-

……给孩子们玩,以占据他们的时间,从而防止他们打坏家里的东西(因为年轻人无法保持静止)。

对于公元前400年的一位发明家来说,这确实是一个非凡的现代思想!事实上,这种对应用数学的兴趣与柏拉图的纯数学思想形成对比,而这种对比构成了波兰作家C K Norwid(1821-1883)所写一首诗的基础。这首引人入胜的诗由爱德华·马尔切夫斯基在[9]中讨论并给出了法文翻译。

西里西亚的辛普利修斯在其Physics中引用了阿尔库塔斯的观点,即宇宙是无限的(在托马斯·利特尔·希思的翻译[4]中):-

如果我处在外面,比如在恒星的天空,我能向外伸出手或手杖吗?假设我不能,那是荒谬的:如果我能伸出去,那么外面的东西必定是物体或空间(正如我们将看到的,是哪一个并无区别)。那么我们同样可以再到那之外,如此类推,每到达一个新的界限就问同样的问题;如果总有一个新的地方可以伸出手杖,这显然涉及无限延伸。如果这样延伸的是物体,命题就得到了证明;但即使它是空间,那么,既然空间是物体所在或可能在的地方,而在永恒事物的情况下,我们必须把潜在存在的东西当作存在,同样可以推出必定有物体和空间无限延伸。

当涉及政治哲学和伦理学时,阿尔库塔斯同样将他的思想建立在数学基础之上。他写道(例如见[3]或[6]):-

当数学推理被发现时,它制约政治派系并增进和谐,因为它的存在没有不公平的优势,平等占据主导。有了数学推理,我们就能消除彼此交往中的差异。通过它,穷人从强者那里取得,富人给予贫困者,双方都相信它能获得平等的份额……

最后,我们再次引用阿尔库塔斯关于其学习理论的著作。这段残篇出现在[3]或[6]中:-

要想通晓自己不懂的事物,要么向他人学习,要么自己探求。学习来自他人,是外来的;而探求则出于自身、依靠自身。不寻求而有所发现既困难又罕见,但若加以寻求,便易于驾驭、轻松可行,尽管不懂如何寻求的人无法找到。

参考文献

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延伸资源

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