哆啦ˇ 發表於 2009-8-17 15:57:11

Napier, John

http://episte.math.ntu.edu.tw/images/portraits/p_napier.gif John Napier(1550∼1617),蘇格蘭的業餘數學家,對數的發明者。 Napier 出身貴族,為愛丁堡附近 Merchiston 城堡的第八代地主,未曾有過正式的職業。年輕時正值歐洲掀起宗教革命,他行旅其間,頗有感觸。蘇格蘭轉向新教,他也成了寫文章攻擊舊教(天主教)的急先鋒(主要文章於1593年寫成)。其時傳出天主教的西班牙要派無敵艦隊來攻打,Napier 就研究兵器(包括拏砲、裝甲馬車、潛水艇等)準備與其拚命。雖然 Napier 的兵器還沒製成,英國已把無敵艦隊擊垮,他還是成了英雄人物。 不過使 Napier 留名青史的卻是對數的發明。那時候天文學家 Tycho Brahe 等人做了很多的觀察,需要很多的計算,而且要算幾個數的連乘,因此苦不堪言。他想每個數若能寫成 am 的形式,則兩數 am,an 相乘就等於兩指數相加: http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img1.gif,為此就把乘的問題轉成加的問題,計算就簡化了許多。他發現任何 0 與 107 之間的整數 x 都可表成某個 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img2.gif 的整數部分: http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img3.gif,就稱 n 為 x 的 Napier 對數值,我們將之記為 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img4.gif(N 代表 Napier)。Napier 對數當然不是我們熟知的對數,兩者的關係為

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由此可得

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所以一樣可以簡化乘法的計算。 Napier 的著眼點在於建立 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img7.gif 數值表(因 Napier 時代常用的圓半徑長為 107,正弦長為 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img8.gif),θ 相間一分,從 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img9.gif 列到 http://episte.math.ntu.edu.tw/people/p_napier/img10.gif。 Napier 的對數表前後耗去20年工夫才大功告成。 Napier 的對數表在1614年發表,立刻引起廣泛的注意,其中尤以倫敦 Greshan 書院的 Briggo(1561∼1630年,更是興致高昂)。 Briggo 於次年親自前往愛丁堡造訪 Napier,二氏在這次會談中終於看清對數的本質,雙方同意「對數」並不限於專為天文要用的三角函數值,而且在十進位計算中,以十為底的對數表最為方便,這就是常用對數了。可惜這時 Napier 年事已高,製表工作只好由 Briggo 及他人接棒完成。 有了 Napier 及 Briggo 等人花了幾十年的心血,後來的天文學家每個人都可省去一半的計算時間,難怪著名的天體力學專家 Laplace(1749∼1827年)會說:「對數的發明簡化了計算,使天文學家的壽命增加了一倍。」 除了對數的發明,Napier 關於球面三角公式的記憶絕招,幫助乘法計算的 Napier 算棒,還有小數點的發明,都是可愛的作品。 (本文主要節錄自曹亮吉的《數學導論》(科學月刊社),並參考 Asimov 的《Biographical Encyclopedia of Science and Technology》,Pan Reference Books。)
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