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数学家传记

托马斯·辛普森Thomas Simpson

出生
1710年8月20日 英格兰莱斯特郡马基特博斯沃思
逝世
1761年5月14日 英格兰莱斯特郡马基特博斯沃思

托马斯·辛普森是一位英国数学家,最为人所知的是他在插值和数值积分方法方面的工作。

完整传记

托马斯·辛普森的父亲是一名织工。辛普森几乎没有接受过正规教育。他确实曾在马基特博斯沃思上过一段时间学,但他的第一份工作是织工。他自学了数学,这在当时的织工中并不罕见,我们将在下面看到。他离开家乡,到沃里克郡的纽尼顿担任校长。大约从1725年,即辛普森十五岁时,到1733年左右,他在纽尼顿教授数学。

辛普森在Nuneaton寄宿在一位名叫Swinfield的女士家中,并于1730年与她结婚。他们有一个女儿Elizabeth生于1736年,一个儿子辛普森生于1738年。事实上,辛普森和他的妻子在孩子们出生前就离开了Nuneaton。他的传记作者所报告的原因如下。他[2]:-

……1733年不得不逃往Derby,因为他或他的助手在一次占星活动中装扮成魔鬼吓坏了一个女孩。

这肯定与他被称为以下名字的事实相符:-

……纽尼顿、博斯沃思及周边地区的预言家。

他在德比究竟待了多久不得而知,但我们确知从1736年起他与家人住在伦敦。他是斯皮塔菲尔德数学会的早期成员,1736年49名成员之一。该学会运作得像一个工人俱乐部,我们知道对于一个教数学的织工来说,这是自然而然的选择,因为到1744年其成员中:——

……约半数是织工,其余通常是酿酒师、铜匠、面包师、砌砖匠。

辛普森是在伦敦咖啡馆授课的巡回讲师群体中最杰出的一位。这或许显得奇怪,但实际上当时咖啡馆有时被称为便士大学,因为它们提供廉价的教育。它们收取一便士的入场费,然后顾客一边喝咖啡一边可以听讲座。不同的咖啡馆迎合特定的兴趣,如艺术、商业、法律和数学。例如亚伯拉罕·棣莫弗这些年以圣马丁桑德斯·麦克兰恩的斯劳特咖啡馆为基地,而辛普森的朋友威廉·琼斯则靠在圣保罗教堂墓地的柴尔德咖啡馆等咖啡馆讲课谋生。

1743年,辛普森被任命为伍利奇皇家军事学院的数学负责人。事实上,这所学院在辛普森就职前两年才成立,他在那里的任命对他所研究的数学课题产生了影响。特别是,他开始研究工程问题和与防御工事有关的问题。就职两年后,辛普森被选为皇家学会会士。在我们描述他所获得的荣誉时,我们应该注意到,他还在1758年被选为瑞典皇家科学院会士。

从1737年起,辛普森开始撰写数学教材,当年出版了A New Treatise of Fluxions[2]:——

这是一本高质量教科书,专论流数术,即无穷小微积分的牛顿版本。该主题很前沿——在1730年代写这样一本书绝非易事,当时欧洲只有少数数学家掌握了微积分。

辛普森最为人所知的是他在插值与数值积分方法方面的工作。然而,今天被称为“辛普森法则”的数值方法,尽管确实出现在他的著作中,却是他从艾萨克·牛顿那里学来的,辛普森本人也承认这一点。不过作为补偿,用于求解方程f(x)=0f (x) = 0艾萨克·牛顿-约瑟夫·拉弗森方法,就其目前的形式而言,应归功于辛普森。艾萨克·牛顿描述了一种求解多项式方程的代数过程,约瑟夫·拉弗森后来对其作了改进。这种近似求根的方法没有使用微分学。现代迭代形式xn+1=xnf(xn)f(xn)x_{n+1} = x_n - \Large \frac {f(x_n)}{f^\prime (x_n)}应归功于辛普森,他于1740年发表了它。

他还研究概率论,并于1740年出版了The Nature and Laws of Chance。辛普森在这一领域的许多工作是基于亚伯拉罕·棣莫弗的早期工作。事实上,他因概率和年金问题的优先权问题与亚伯拉罕·棣莫弗发生了争执。他研究误差理论,旨在证明算术平均值优于单次观测。他对这一点的论证出现在他1757年的论文An attempt to show the advantage arising by taking the mean of a number of observations in practical astronomy中。

辛普森于1743年出版了Mathematical Dissertations,讨论了椭圆绕其一条轴旋转所得固体的吸引力。他1750年的两卷本著作The Doctrine and Application of Fluxions包含了罗杰·柯特斯的工作,被许多人认为是18世纪出版的关于艾萨克·牛顿版本微积分的最佳著作。辛普森在Miscellaneous Tracts(1757年)中讨论了天文学中的问题,如岁差。

1754年,他成为Ladies Diary的编辑。从1736年来到伦敦时起,他就一直在Ladies Diary上发表文章。他回答了该出版物中提出的问题,但使用了各种笔名,如马默杜克·霍奇森、赫尔洛思伦博、Kubernetes、帕特里克·奥卡瓦纳和安东尼·沙洛。正是他在这些解答中表现出的明显数学才能,首先引起了当时其他数学家的注意。他还投稿的其他期刊有Gentleman's Magazine, Miscellanea Curiosa MathematicaGentleman's Diary

在[9]中,Stigler描述了辛普森生命接近尾声时发生的一件事:-

一份新发现的手稿残片表明,辛普森与鲁杰尔·约瑟普·博斯科维奇于1760年见过面,并且鲁杰尔·约瑟普·博斯科维奇向辛普森提出了一个最小偏差回归问题。……辛普森尝试给出解析解的过程得到了解读。

查尔斯·赫顿对辛普森的以下描述(作于辛普森去世35年后)很有意思[5]:-

据说辛普森先生常与下九流为伍,和他们一起痛饮黑啤酒和杜松子酒:但必须指出,是他家人的不端行为使他无法与绅士们交往,也无法弄到更好的酒。

应当公平地指出,其他人将辛普森的品行描述为无可指责。

参考文献

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