书城童书牛顿的故事
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第16章 微积分的创始人

成为巴罗教授助理的艾萨克,比以前更加忙碌了。同学们经常可以看见校园的草地上走过一个手抱书本和稿纸的匆忙身影,他就是艾萨克。

他走过风景如画的草地,却没有空闲停留下来欣赏一番,因为他不但要帮助巴罗教授准备讲义,还要完成巴罗教授额外给他布置的学习任务。另外,为了巩固自己的数学基础,还要自学种种数学书籍,难怪他像一只陀螺一般始终飞速地旋转着,没有一丝的空闲。

砰砰,他以最快的速度来到了巴罗教授的房间,伸手将门敲响了。

“请进。”巴罗教授在房间里说。

艾萨克走了进去,擦了擦额头的汗水。

巴罗教授脸上带着微笑,注视着艾萨克:“怎么,对于上次的问题有什么新的想法?”

艾萨克在巴罗教授的桌子前坐下来,拿出随身携带的羽毛笔,在纸上刷刷写下了一个公式:“教授,你看,这是我昨晚上看书的时候推敲出来的。”

巴罗教授拿起这张纸看了一会,便拿过笔在另一张纸上写起来,不过,巴罗教授的书写好像并不顺利,他时不时地还抬起头看看艾萨克写下的公式。

如此反复,忽然,巴罗教授终于抬起头,满脸的赞叹之色:“艾萨克,你真是个天才啊!”

艾萨克期待地看着巴罗教授:“怎么样,教授?利用这个公式是不是可以解决上次您提出来的问题?”

巴罗教授点点头:“完全可以,但是,”他看着艾萨克,“这个公式有名称吗?”

“我叫它二项式定理,”艾萨克说:“有了它,我们就可以开始对求解无限小这类问题进行研究了。”

巴罗点点头:“自从古希腊以来,人们总结了很多求解无限小问题的方法,你对此有什么看法?”

艾萨克说出了自己的想法:“我认为这些方法一定可以归结为一种或两种简单的方法。这样的话,计算起来也就不会那么麻烦了。”

巴罗教授显然对他的这番话很感兴趣:“看来对解决此类问题你已经有自己的想法啦!”

艾萨克点点头:“二项式定理也可以成为一个极数的规则,利用这个定理,可以推导出无限个数字,我就是从这里得到的灵感。”

巴罗仔细地回味了他这一番话。这时,学校餐厅的钟声已经响起,两人便结伴朝餐厅走去,一路上却没有停止对刚才这个问题的讨论。

二项式定理:二项式定理,又称牛顿二项式定理,由艾萨克·牛顿于公元1664、1665年间提出。

此定理指出:

其中,二项式系数指。。。

等号右边的多项式叫做二项展开式。

二项展开式的通项公式为:。。。

其i项系数可表示为:。。。,即n取i的组合数目。

因此系数亦可表示为帕斯卡三角形二项式定理(anomial Theorem)是指(a b)n在n为正整数时的展开式。(a b)n的系数表为:

1n=0

11n=l

121n=2

1331n=3

14641n=4

15101051n=5

1615201561n=6

(左右两端为1,其他数字等于正上方的两个数字之和)到了餐厅,这里的工读生像往常的艾萨克一样,将面包和牛奶都摆放整齐了。

祷告过后,大家才开始开动刀叉。

这时,有一个学生站起来,高声对大家道:“大家知道吗?伦敦现在爆发了一场可怕的鼠疫,”说着,他拍拍身边的一位同学:“现在我们就请刚从伦敦回来的詹姆士来说说伦敦的情况吧!”话音未落,全餐厅的同学都朝那边看去。

只见这个被称做詹姆士的同学缓缓站起来,他脸色发白,嘴唇颤抖:“同学们,上帝开始怪罪人类,鼠疫突然爆发,伦敦人心惶惶,能逃的已逃了出去,逃不出去的不是死了,就是继续生病,现在伦敦已经没有了往日的繁华,到处冷冷清清,鼠疫的阴云笼罩在伦敦的上空,暗无天日,我估计,这场鼠疫马上就要扩散开来了!”

“扩散!”同学们惊恐地看着对方,会不会传到剑桥来?顿时,餐厅里议论四起,这顿晚餐在恐怖的气氛中度过了。

鼠疫,又称黑死病,公元17世纪的欧洲还没有搞清楚产生鼠疫的真正原因,一切都归于上帝对人类的惩罚,患上鼠疫的人,就等于宣告了死亡。

艾萨克心里也觉得非常的可怕,但是,当他回到宿舍,又开始研究二项式定理的时候,他便遗忘了外界的一切。

第二天,当他走出宿舍,他看见同学们都围在草地上,讨论着什么事情,艾萨克也好奇地走上前去。

只听一个同学说:“昨晚上我听说剑桥附近也发现了身患鼠疫的人,鼠疫已经迅速来到了剑桥啦!”

大家都不由自主地发出一阵惊呼:鼠疫已经到了剑桥附近,那就是说很快就要到剑桥来啦!

该怎么办?每个人的脸上都布满了恐怖的神色,艾萨克也觉得胆战心惊。他快速来到巴罗教授的房间,和巴罗教授说了这件事情。

巴罗教授点点头:“鼠疫确实已经蔓延到剑桥来啦,学院这两天就要给学生放假。”

“放假?”艾萨克一愣,那就要回到乌尔索普村去了。

巴罗教授见他面露难色,关切地问:“艾萨克,你怎么啦?”

艾萨克摇摇头,开始帮助教授整理明天的讲义。

“艾萨克,”巴罗教授忽然说,“你对天文学有研究吗?”

艾萨克一愣,研究谈不上,这方面的书倒是看过不少,他非常诚实地对巴罗教授说:“没有研究。”

巴罗教授微微一笑:“知道月亮为什么绕着地球转动吗?”说着,他深深皱起眉头,显然,这是最近困住了他的一个问题。艾萨克满脸茫然地看着巴罗教授,这个问题他还没有时间去思考。不过,在对无限小这个问题的研究上,艾萨克又取得了一些进展,他对巴罗教授说:“如果用代数的方法来计算几何,您说怎么样?”

巴罗教授一时间没有听清楚:“艾萨克,你说什么?”艾萨克将自己的想法又重复了一遍,并补充道:“很久以来,数学都是依靠眼睛去分析图形,也就是几何学,但是,数学应该回归到数字,包括数字的计算等等,也就是说,一个图形的面积其实可以用计算的方法来确定。”

巴罗教授为他这种前无古人的看法吃了一惊,他看着艾萨克,脑袋里快速地分析着艾萨克的说法,知识渊博的他直觉这并不是天方夜谭。他激动地说:“好,你的想法很好,我们继续研究下去。”得到教授鼓励的艾萨克顿时感觉更有力量,从教授家里告辞之后,他便回到了自己的宿舍。

这时,同学也是邻居的伯格走了进来,见艾萨克依旧对着书本发呆,不由说道:“艾萨克同学,你不害怕鼠疫吗?”艾萨克看了他一眼:“我很害怕。”他说了实话。伯格同学叹了一口气:“听说学校这两天就要放假啦,你准备回去躲避鼠疫吗?”

说实话,艾萨克还真是不太愿意回家,他喜欢剑桥大学的环境,这里让他时刻都有强烈的求知欲。“情况不会像大家想象的那么严重吧!”艾萨克既是回答,也是祈祷。

伯格摇摇头:“我明天下午就回家乡去了,祝你好运!”说完,伯格便离开了艾萨克的房间。

艾萨克叹了一口气,点上蜡烛,又开始了自己的计算。然而,事情远比艾萨克想象的要糟糕,鼠疫的蔓延速度非常快,才两三天的时间,剑桥附近也已经因为鼠疫死去了几十人。

消息传来,学院里开始骚乱起来,教授开始将大家组织起来,决定立刻放假。艾萨克也不得不暂时离开剑桥了。

雇佣的马车明早来接他,晚上,艾萨克来到巴罗教授的房间和他道别。

巴罗教授倒是十分镇静,依旧坐在房间里看书。见艾萨克来到,巴罗教授将书本放下,对艾萨克说:“是明天回去吧?”

艾萨克点点头:“教授,您什么时候走?”

巴罗想了想:“等学生都走后,我就离开,我是教授,要对你们负责。”

艾萨克担心地说:“那您一定要赶快,听说剑桥附近已经死了很多人了!”

巴罗教授哈哈一笑,并没有对这句话表示任何看法。

“艾萨克,”他接着说:“到了家里,不要放弃学习!”

艾萨克点点头,这一点他完全能做到。

“好的,祝你一路顺风!”巴罗教授冲他挥挥手,又补充道:“鼠疫过后,我们再见吧!”

艾萨克从巴罗教授的房间里走出来,心里无比惆怅,在巴罗教授的教导下研究问题,能让艾萨克的灵感迸发,而且巴罗教授能给自己最好的指导,离开了巴罗教授,或许艾萨克的进度就要慢一些吧!

回到自己的房间,艾萨克开始收拾行李,衣服只有简单的几件,书本要多带一点回去,还有他的各种试验工具,艾萨克一个也没舍得落下。

另外,这桌上的手稿要不要带回去呢?他想着这个问题,目光停留在最上面的一页稿纸上,上面是他昨晚研究二项式定理写下的心得。

忽然,一句话引起了艾萨克的注意:面积计算可以看作求切线的逆过程。昨天无意中的一句话让艾萨克灵感突现,他马上在桌子前坐下,将脑袋中浮现的灵感变化成文字,在稿纸上尽情书写,等他终于停下手中的笔抬起头时,才发现天已经亮了。他赶紧吹熄刚换不久的蜡烛,拿起手稿往巴罗教授的房间跑去。

巴罗教授刚刚起床,忽然听见急促地敲门声,他还以为学院发生了什么急事,打开门一看,却是满脸欣喜之色的艾萨克,只见他手中拿着一叠手稿,冲自己说着:“教授,我算出来了,我算出来了。”巴罗教授赶紧拿过手稿仔细翻看起来,大约一个小时以后,巴罗教授的脸上露出了比艾萨克还要兴奋的神采,“恭喜你,艾萨克,”他说:“正流数法终于被你创造出来啦!”