对数和它的发明者
1614年,居住在爱丁堡的一位苏格兰贵族公布了他的一项重要发明的详情,这个消息很快传开了.第二年,经过一些通信联系后,一位数学教授乘坐马车从伦敦出发,前往爱丁堡,去会见这位他无比崇敬的天才的苏格兰人.这位数学教授在旅途日记中写道:这个苏格兰人的前额一定很高,因为他头脑发达,否则难以做出如此惊人的发明.由于意外的事故,教授在路上延误了时间,正在爱丁堡焦急等待的苏格兰贵族终于失望了,他向一位朋友抱怨道:“教授不会来了.”可就在这时,教授出现在他的面前.他们在沉默中相互凝视了达一刻钟之久.后来,教授说:“阁下,我经历了长途跋涉专程来看望你,就是想要知道是怎样富有聪明才智的头脑,才使得你首先想出对于天文学的这一极好的帮助.阁下,你发现了它,现在看来很容易的,但是我很奇怪,在此之前为什么没有人能够发现它呢?”这位教授作为贵宾在贵族的城堡里滞留了一个月之久.
这位苏格兰贵族就是梅尔契斯顿堡的耐普尔(Napier,1550—1617);去访问他的数学家就是伦敦格雷舍姆学院的几何学教授H·布里格斯(Briggs,1561—1631);那项重要的发明就是对数——节省大量人力的计算方法之一,它无疑是数学史上的一个里程碑.
现在我们知道,对数作为一种计算方法的功能在于:通过对数,可以把乘除运算化为较简单的加减运算.这种化简的原始思想,在三角公式
中已见端倪,而这个公式在耐普尔时代已为人们熟知,耐普尔的思路很可能就是从这个公式出发的,因为否则很难解释为什么最初他仅限于研究角的正弦的对数.耐普尔潜心研究他的理论二十余年,于1614年在一本题为《奇妙的对数定理说明书》的小册子中,发表了他关于对数的讨论,并给出了以弧分为间隔的角的正弦的耐普尔对数表.这部著作立即引起了人们广泛的兴趣.当布里格斯于1615年访问耐普尔时,两人一致认为:如果把对数改变一下,使得1的对数为0,10的对数为10的一个适当的次幂,编造出来的对数表就会更有用.于是,也就有了今天的常用对数表.这种对数实质上是以10为底的对数,在数值计算上有很大的优越性,因为我们的数系是以10为基数的.
布里格斯访问耐普尔以后返回伦敦,以其全部精力编制常用对数表,并于1624年出版了他的《对数算术》一书,其中包括从1到20000和从90000到100000的十四位常用对数表.后来,靠荷兰的一位出版者兼书商A·弗拉寇(vlacq,1600—1666)的帮助,填补了从20000到90000之间的空缺.布里格斯和费拉寇发表的四个基本的对数表,直到1924年和1949年之间,才被为纪念对数发现三百周年在英国算出的二十位对数表所代替.
logarithm(对数)一词的含义是“比数”(ratio number);耐普尔最初用的是artifical number(人造数),后来才用logarithm.
耐普尔的惊人发明被整个欧洲积极采用;特别是天文学界,简直为这项发明而沸腾起来了.拉普拉斯就认为:对数的发明“以其节省劳力而使天文学家的寿命增加一倍”.
耐普尔出生于苏格兰首府爱丁堡的豪华的贵族庄园梅尔契斯顿堡.他一生全部时间都居住在家乡,1617年,即他向全世界公布了他的伟大发明之后的第三年,于家乡去世.
耐普尔把大部分时间和精力花费在那个时代政治和宗教的争论之中.他强烈反对天主教,拥护清教徒领袖约翰·诺克斯和英王詹姆斯一世的事业,而使他名垂青史的却是他的数学消遣之一——发明对数.
耐普尔还是当时的科幻小说的作者,他描写了各种魔鬼似的军械,并附有设计方案和草图.他曾预言:人们将会研制一种大炮,“能够彻底消灭四英里范围之内的,高度超过一英尺的一切生命”;人们将会造出“能在水下航行的器械”;带有“活动开口”的战车,“能够对付来自各方面的攻击”.他的预言在第一次世界大战时都已实现,出现了自动火炮、潜水艇和坦克.
耐普尔在进行政治和宗教的争论之余,喜欢研究数学和科学,并以其四项天才的成果而被载入数学史册,它们是:(1)对数的发明;(2)重新建立用于解球面直角三角形的十个公式的巧妙记忆法,称为圆的部分法则;(3)用于解球面非直角三角形的四个三角公式中的至少两个公式;(4)所谓耐普尔尺的发明,它用于机械地进行数的乘除法运算和求数的平方根.。