Евдокс Книдский

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Шаблон:Тёзки Шаблон:Учёный Евдо́кс Кни́дский (в части источников: Эвдокс, Шаблон:Lang-grc, Шаблон:Lang-lat; ок. 408 год до н. э. — ок. 355 год до н. э.) — древнегреческий Шаблон:Математик, Шаблон:Механик и Шаблон:Астроном. Занимался также врачеванием, философией и музыкой; был известен как оратор и законовед.

Неоднократно упоминается у античных авторов. Сочинения самого Евдокса до нас не дошли, но его математические открытия изложены в «Началах Евклида». Среди его учеников были Каллипп, Менехм и Динострат.

Научная школа Евдокса сыграла большую роль в развитии античной астрономии и математики. Историки науки относят Евдокса к числу основоположников интегрального исчисления и теоретической астрономии<ref>Шаблон:Книга</ref>. В частности, Евдокс создал теорию геометрических величин (античный аналог вещественных чисел), метод исчерпывания (прообраз анализа криволинейных фигур) и первую теоретическую модель движения небесных тел, переработанный вариант которой был позднее изложен в «Альмагесте» Птолемея.

В честь Евдокса названы:

Биография

О жизни Евдокса известно немного. Родился в Книде, на юго-западе Малой Азии. Учился медицине у Филистиона в Сицилии, потом математике (у пифагорейца Архита в Италии), далее присоединился к школе Платона в Афинах<ref name=ROZH97>Шаблон:Книга</ref>. Около года провёл в Египте, изучал астрономию в Гелиополе. Позднее Евдокс переселился в город Кизик на Мраморном море, основал там собственную математико-астрономическую школу, читал лекции по философии, астрономии и метеорологииШаблон:Sfn.

Около 368 года до н. э. Евдокс вместе с частью учеников вернулся в Афины. Умер в родном Книде, окружённый славой и почётом. Диоген Лаэртский сообщает некоторые подробности: скончался Евдокс на 53-м году жизни, были у него три дочери и сын по имени АристагорШаблон:Sfn.

Астрономия

Ошибка создания миниатюры:
Система из четырёх концентрических сфер, использовавшаяся для моделирования движения планет в теории Евдокса. Цифрами обозначены сферы, отвечавшие за суточное вращение небосвода (1), за движение вдоль эклиптики (2), за попятные движения планеты (3 и 4). T — Земля, пунктирная линия изображает эклиптику (экватор второй сферы)

Евдокса можно считать создателем античной теоретической астрономии как самостоятельной науки. В Кизике им была построена обсерватория, в которой впервые в Элладе велись систематические наблюдения за небом. Школа Евдокса выпустила первый в Греции звёздный каталогШаблон:Sfn. Гиппарх упоминал названия двух астрономических трудов Евдокса: «Явления» и «Зеркало»<ref>Шаблон:Книга</ref>.

Евдокс первым решил задачу Платона, предложившего астрономам построить кинематическую модель, в которой видимые движения Солнца, Луны и планет получались бы как результат комбинации равномерных круговых движений. Модель Евдокса состояла из 27 взаимосвязанных сфер, вращающихся вокруг Земли (теория гомоцентрических сфер). Согласие этой модели с наблюдениями было для того времени неплохим; исключением было движение Марса, который неравномерно движется по орбите, далёкой от круговой, и её крайне трудно приблизить равномерным вращением сфер.

Теорию Евдокса с математической точки зрения усовершенствовал Каллипп, у которого число сфер возросло до 34. Дальнейшее усовершенствование теории было связано с Аристотелем, который разработал механизм передачи вращения от наружных сфер к внутренним; при этом число сфер возросло до 56. В дальнейшем Гиппарх и Клавдий Птолемей отказались от теории гомоцентрических сфер в пользу теории эпициклов, которая позволяет более точно смоделировать неравномерность видимого движения небесных тел.

Евдокс считал Землю шарообразным телом, ему приписывается одна из первых оценок длины земного меридиана в Шаблон:Число стадиев<ref>James Oliver Thomson. History of ancient geography. Biblo & Tannen Publishers, Cambridge: Cambridge University Press, 1948, ISBN 0-8196-0143-8, p. 116.</ref>, или примерно 70 000 км. Евдокс пытался определить сравнительную величину небесных тел. Он знал, что Солнце больше Луны, но ошибочно полагал, что отношение их диаметров равно 9:1<ref name=BASH306/>. Ему же приписывают определение угла между эклиптикой и небесным экватором, то есть, с современной точки зрения, наклона земной оси к плоскости земной орбиты, равного 24°<ref>Andrew Gregory. Eudoxus, Callippus and the Astronomy of the Timaeus Шаблон:Wayback, p. 23: «We do not know what value for the inclination of the ecliptic was used by Eudoxus and Callippus, though 24°, 1/15 of a circle, is commonly supposed».</ref>. Евдоксу приписывают также изобретение горизонтальных солнечных часов.

Евдокс был знаком с вавилонской астрологией, относился к ней презрительно и чётко отделял от астрономии: «не следует доверять ни в малейшей степени халдеям и их предсказаниям и утверждениям о жизни человека, основанным на дне его рождения»Шаблон:Sfn.Шаблон:-

Математика

Евдокс получил фундаментальные результаты в различных областях математики. Например, при разработке своей астрономической модели он существенно продвинул сферическую геометрию<ref name=BASH306/>. Однако особенно большое значение имели созданные им две классические теории.

Общая теория отношений

Числовые системы древних греков ограничивались натуральными числами и их отношениями (дробями, рациональными числами). Однако ещё пифагорейцы обнаружили, что диагональ квадрата несоизмерима с его стороной, то есть отношение их длин не может быть представлено рациональным числом. Стало понятно, что пифагорейская арифметика должна быть каким-то образом расширена с тем, чтобы включать все результаты измерений. Это и сделал Евдокс. Его теория дошла до нас в изложении Евклида (Начала, книга V)<ref name=IM96/>.

В дополнение к числам Евдокс ввёл более широкое понятие геометрической величины, то есть длины отрезка, площади или объёма. С современной точки зрения, число при таком подходе есть отношение двух однородных величин — например, исследуемой и единичного эталона<ref>Именно так определяли общее понятие числа Ньютон и другие математики Нового времени.</ref>. Этот подход снимает проблему несоизмеримости. По существу, теория отношений Евдокса — это геометрическая модель вещественных чисел. Следует, однако, подчеркнуть, что Евдокс остался верен прежней традиции — он не рассматривал такое отношение как число; из-за этого в «Началах» многие теоремы о свойствах чисел затем заново доказываются для величинШаблон:Sfn. Признание иррациональностей как особого вида чисел произошло много позднее, под влиянием индийских и исламских математических школШаблон:Sfn.

В начале своего построения Евдокс дал аксиоматику для сравнения величин. Все однородные величины сравнимы между собой, и для них определены две операции: отделение части и соединение (взятие кратного). Однородность величин сформулирована в виде аксиомы, известной также как аксиома Архимеда: «Говорят, что величины имеют отношение между собой, если они, взятые кратно, могут превзойти друг друга»<ref name=IM96/>. Сам Архимед при изложении этой аксиомы сослался на ЕвдоксаШаблон:Sfn.

Далее Евдокс рассматривает отношения между величинами и определяет для них равенствоШаблон:Sfn:

Говорят, что величины находятся в том же отношении: первая ко второй и третья к четвёртой, если равнократные первой и третьей одновременно больше, или одновременно равны, или одновременно меньше равнократных второй и четвёртой, каждая каждой при какой бы то ни было кратности, если взять их в соответственном порядке.

В переводе на современный математический язык это означает, что отношения <math>a : b</math> и <math>c : d</math> равны, если для любых натуральных <math>m, n</math> выполняется одно из трёх соотношений:

  • либо <math>ma < nb</math> и <math>mc < nd</math>;
  • либо <math>ma = nb</math> и <math>mc = nd</math>;
  • либо <math>ma > nb</math> и <math>mc > nd</math>.

Фактически описанное свойство означает, что между <math>a : b</math> и <math>c : d</math> нельзя вставить рациональное число. До Евдокса использовалось другое определение, через равенство последовательных вычитаний<ref>Топика Аристотеля</ref>; это определение эквивалентно определению Евдокса, но сложнее в использовании. Современным языком это можно выразить как равенство цепных дробей для отношений <math>a : b</math> и <math>c : d</math><ref>Von Fritz, Kurt. «The discovery of incommensurability by Hippasus of Metapontum.» Annals of mathematics (1945): 242—264.</ref>.

Далее Евдокс аккуратно выводит свойства отношений: транзитивность, упорядоченность и т. д.

Классическая теория Дедекинда для построения вещественных чисел поразительно похожа на изложение Евдокса. Соответствие между ними устанавливается так: пусть заданы две величины Евдокса <math>a, b</math>; дробь <math>m/n</math> отнесём к классу <math>A</math>, если <math>ma > nb</math>, иначе — к классу <math>B</math>. Тогда классы <math>A</math> и <math>B</math> определяют дедекиндово сечение поля рациональных чисел <math>\mathbb{Q}</math>. Осталось отождествить отношение по Евдоксу <math>b : a</math> с этим дедекиндовым числомШаблон:Sfn.

Отметим, однако, что у Евдокса отсутствует аналог аксиомы непрерывности, и ниоткуда не следует, что всякое сечение <math>\mathbb{Q}</math> определяет вещественное число<ref name=IM97/>.

Метод исчерпывания

Шаблон:Main Это своего рода античный анализ криволинейных фигур. Обоснование этого метода не опирается на актуальные бесконечно малые, но неявно включает понятие предела. Название «метод исчерпывания» предложил в 1647 году Грегуар де Сен-Венсан, в античные времена у метода не было специального названия. Евклид изложил теорию метода исчерпывания в X книге «Начал», а в XII книге применил для доказательства нескольких теорем.

Файл:Archimedes pi.svg
Вычисление площади круга методом исчерпывания

Метод заключался в следующем: для нахождения площади (или объёма) некоторой фигуры в эту фигуру вписывалась монотонная последовательность других фигур и доказывалось, что их площади (объёмы) неограниченно приближаются к площади (объёму) искомой фигуры. Затем вычислялся предел последовательности площадей (объёмов), для чего выдвигалась гипотеза, что он равен некоторому A и доказывалось, что обратное приводит к противоречию. Поскольку общей теории пределов не было (греки избегали понятия бесконечности), все эти шаги, включая обоснование единственности предела, повторялись для каждой задачиШаблон:Sfn.

В такой форме метод исчерпывания хорошо вписывался в строго дедуктивное построение античной математики, однако имел несколько существенных недостатков. Во-первых, он был исключительно громоздким. Во-вторых, не было никакого общего метода для вычисления предельного значения A; Архимед, например, нередко выводил его из механических соображений или просто интуитивно угадывал. Наконец, этот метод не пригоден для нахождения площадей бесконечных фигур<ref name=IM101/>Шаблон:Sfn.

С помощью метода исчерпывания Евдокс строго доказал ряд уже известных в те годы открытий (площадь круга, объём пирамиды и конуса)<ref name=IM101/>.

Наиболее плодотворным этот метод стал в руках выдающегося последователя Евдокса, Архимеда, который смог его значительно усовершенствовать и виртуозно применял для многих новых открытий<ref name=IM101/>. В средние века европейские математики также применяли метод исчерпывания, пока он не был вытеснен сначала более мощным и технологичным методом неделимых, а затем — математическим анализом.

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Ссылки

Шаблон:Внешние ссылки Шаблон:Древнегреческая астрономия Шаблон:Механики Шаблон:Добротная статья

Источник — https://camokathomelab.servebeer.com/mediawiki/index.php?title=Евдокс_Книдский&oldid=21502