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数学家传记

尼古拉斯·墨卡托Nicholas Mercator

出生
1620年 神圣罗马帝国荷尔斯泰因奥伊廷(今德国)
逝世
1687年1月14日 法国巴黎

尼古拉斯·墨卡托是一位德国数学家,以log(1 + x)的级数最为人所知。

完整传记

尼古拉斯·墨卡托实际上叫Niklaus Kauffman。他后来改了姓,这在当时很常见,改为墨卡托,这是“商人”的拉丁语形式。墨卡托的父亲是Martin Kauffman,他从1623年起在荷尔斯泰因的奥尔登堡担任校长,直到1638年去世。尽管我们没有证据证明墨卡托上过他父亲的学校,但很难相信他会去上除他父亲任教的奥尔登堡学校以外的任何学校。

他于1632年进入罗斯托克大学,1641年获得学位,随后前往莱顿短期学习。1642年返回罗斯托克后,他被任命为该校哲学系的职位。1648年,墨卡托迁至哥本哈根大学。在那里工作期间,他出版了多部关于球面三角学、地理学和天文学的教科书[1]:-

……即使并非特别原创,它们也显示出他对要点的牢固掌握。

1651年出版了三部著作,即Trigonometria sphaericorum logarithmica (球面三角学与对数)、Cosmographia (宇宙志)和Astronomica sphaerica (球面天文学)。第一部列出了正弦、余弦、正切和余切函数在1°间隔上的对数,并展示了如何利用对数函数解三角形。第二部涉及自然地理学,而第三部则是关于球面天文学的著作。后续出版物还有:Rationes mathematicae subductae (数学理由的解释)(1653年)旨在区分有理数与无理数数,指出在音乐中有理比导致和谐,而无理比导致不和谐。他再次给出一个天文学例子,其中有理比对应于约翰内斯·开普勒以正多面体表述的行星系统结构,而无理比对应于观测到的运动。大概在同一年,墨卡托出版了De emendatione annua diatribae duae (年中日数分配的修正),其中他主张一种新的历法版本,其中有12个月,分别有29、29、30、30、31、31、32、31、31、31、30、30天。

在哥本哈根大学工作六年后,墨卡托因瘟疫导致大学关闭而不得不离开。从那时起,他的境况就不太好了。他十年间没有发表任何东西,但我们确实知道他一直保持着对天文学的兴趣。论文[2]考察了1659年和1660年初伊斯梅尔·布里阿德与墨卡托之间的三封信:-

伊斯梅尔·布里阿德,墨卡托,杰雷米亚·霍罗克斯:后开普勒天文学家的这一罕见组合出现在1659年和1660年初的简短通信中。伊斯梅尔·布里阿德与墨卡托之间交换的三封信,涉及杰雷米亚·霍罗克斯著名的凌日观测,象征性地连接了后开普勒思想的三个不同阶段。每位天文学家都对开普勒行星理论的接受、修改和传播做出了重要而独特的贡献。……伊斯梅尔·布里阿德虽然拒绝了约翰内斯·开普勒的面积定律和他对天体动力学的设想,但在十七世纪中叶以椭圆轨道的首要支持者而闻名;而他的年轻通信者墨卡托,多部数学和天文学著作的作者,则在本世纪后半叶主张开普勒椭圆和面积定律优于其他椭圆假说。

墨卡托在1660年前的某个时候去了英国,几乎肯定是为了改善自己的境遇。我们确实知道克伦威尔知道墨卡托关于修改历法的提议,一些历史学家认为克伦威尔可能邀请过墨卡托去英国。然而,这一假设没有直接证据。当然,墨卡托本希望获得大学职位,但未能找到这样的职位,于是在伦敦做私人辅导。然而,他很快在英国被公认为一位优秀的数学家,并开始与威廉·欧垂约翰·佩尔约翰·柯林斯交流思想。他十多年来的第一部出版物,也是他在英国的第一部,是Hypothesis astronomica nova(1664年在伦敦出版),其中他将约翰内斯·开普勒的椭圆轨道理论与自己的其他想法结合起来。很可能正是通过阅读这部著作,艾萨克·牛顿了解到约翰内斯·开普勒关于行星轨道是椭圆的主张。

当时的一大难题是能够确定海上的经度。一个已知的理论解决方案是设计一台在海上能保持准确时间的钟。墨卡托发明了这样一种航海天文钟,一种摆钟,凭借这项发明,他于1666年11月被选为皇家学会的会士。他还为皇家学会测量了气压,并结识了罗伯特·胡克,两人有许多共同的兴趣。

墨卡托发现了著名的级数,有时称为Mercator's series

ln(1+x)=x12x2+13x314x4+...\ln(1 + x) = x - \large\frac{1}{2}\normalsize x^{2} + \large\frac{1}{3}\normalsize x^{3} - \large\frac{1}{4}\normalsize x^{4} + ...

他在1668年Logarithmotechnia中发表了这一结果。这个级数也被皮耶特罗·曼戈里研究过。

在接下来的一年,即1669年,应约翰·柯林斯和Seth Ward的请求,墨卡托将Kinckhuysen的荷兰文著作Algebra ofte Stel-konst (集合与数的代数)翻译成拉丁文。这使墨卡托与艾萨克·牛顿建立了联系,两人通信,除其他事项外还讨论了月球的运动。墨卡托于1676年出版了一部两卷本的天文学著作Institutiones astronomicae (天文学基础)。这些是写得很好的文本,涵盖了该学科的最新知识。艾萨克·牛顿读了这些著作,事实上艾萨克·牛顿的那本带有他阅读时所作笔记的副本仍然存在。

人们可能会认为墨卡托的声誉足以让他获得一个好职位,但看来他未能如愿。1676年,罗伯特·胡克提名墨卡托担任基督医院的数学教师职位,但他未被任命。由于无法获得教职而深感悲伤,他于1682年移居法国,这次是为了填补一个特定职位,即设计凡尔赛宫的水利工程。让-巴蒂斯特·柯尔贝尔,1666年在巴黎创立Académie des Sciences并担任法国财政总监,曾邀请墨卡托承担该项目。不幸的是,墨卡托与柯尔贝尔发生了争执,因此这个项目没有成功。

有理由将墨卡托与墨卡托混淆,因为墨卡托也研究过墨卡托的地图投影。

参考文献

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