据说古希腊人发现了三角学。但澳大利亚的侦探工作却把荣誉归于比毕达哥拉斯早一千年的巴比伦人。
对一些人来说,“三角”这个词会让人想到直角三角形的图像,或者甚至是我们的老朋友正弦,余弦而且切.这可能意味着血泪,因为“三角”是许多学生时代的触发器。
但如果没有“三角”,建筑师就会搞砸你的新扩展,GPS也就不存在了——我也不愿看到CT扫描会对你产生什么影响,如果我们在对你的肉体发射x光时不懂三角函数的话。
你可能还记得一个希腊老家伙,毕达哥拉斯,以及一些以他的名字命名的发现。最有名的,也许是毕达哥拉斯定理,它给出了这个毕达哥拉斯方程:一个2+ b2= c2.这告诉我们,如果我们有任何直角三角形,垂线的平方和等于斜边的长度的平方。
任何三个满足毕达哥拉斯方程的正整数都被称为“毕达哥拉斯三元组”。例如,(3,4,5)是一个毕达哥拉斯三重矩阵,因为32+ 42= 52.一个不太明显的勾股定理是(140,171,221),我们知道,就像数学中经常发生的那样,有无限个这样的数。
然而,在毕达哥拉斯踏上地球的一千多年前,巴比伦人不仅知道毕达哥拉斯的三次方,他们还以复杂的方式使用它们。
Plimpton 322是一块巴比伦泥板,出土于苏美尔古城Larsa(在今天的伊拉克),其历史可以追溯到公元前1822年到1762年之间。这份部分破碎的数学文件大约有3700年的历史,只是一张由4列15行组成的数字表(用楔形文字书写)。的奇妙的这个石碑的特点是,每一行不仅包含毕达哥拉斯三元组中三个数字中的两个,而且这些数字也以六进制(以60为基数)表示,这为书写和计算分数提供了数学优势。
我们用十进制系统来表示数字,或以10为基数,其中我们使用10个唯一的数字或符号,0,1,2,…,9。巴比伦人使用的六十进制数字系统有独特的符号(或符号的独特组合)来表示数字1到59。
60之所以是一个有利的基数,与它的公因数的数量有关。60就是我们所说的“高级高合数”,大家都知道必须由于双重最高级,Be good。它可以被1、2、3、4、5、6、10、12、15、20、30和60整除,而10只能被1、2、5和10整除。当我们查看平板电脑上包含的信息时,这一点变得很重要。
为了简化讨论,我们用一个直角三角形,它的垂线较短年代,较长的垂线l,和对角线d,以致于年代2+ l2= d2.
Plimpton 322的第2列和第3列仅包含的值年代而且d分别为毕达哥拉斯三元组的级数。第四列是数字1到15的列表,所以我们可以记住我们到哪一行。第一列表示比值d2/ l2,因为已知的值是d在第三列,我们可以计算l,瞧毕达哥拉斯式的完整三重奏年代,l,d)才揭晓!
这就是普林顿322的工作原理。然而,有一些争论关于目的这个平板电脑。许多历史学家认为它只是一种教学工具。但这场争论的根源在于,在古希腊人发现三角函数之前,就已经有了一种精确的(计算上更简单的)三角函数描述。
2017年,新南威尔士大学的两名研究人员丹尼尔·曼斯菲尔德博士和诺曼·维尔德伯格教授宣布,普林顿322的数值复杂性创下了历史记录而且在数学上很重要,因为它既是第一个三角表,也是唯一一个精确的三角表。
然而,一些历史学家不相信这块石碑不是简单的抄写课本。这种怀疑让曼斯菲尔德开始了一项使命。“美索不达米亚人在做什么?”他问道。
他能想到的一个非常明显的答案是:测量。
就像现代版的印第安纳·琼斯(Indiana Jones)一样,他在世界各地的博物馆、私人收藏和图书馆中寻找同一时期的类似类型的数学文献,这些文献也包含毕达哥拉斯三组。碰巧,丢失的那块拼图就藏在伊斯坦布尔考古博物馆的显眼处。
Si. 427,一块来自古巴比伦时期的透镜石碑,包含了不少于三个毕达哥拉斯式的三分制——(5,12,13)两次,以及(8,15,17)——被测量员用来以一种异常准确的方式分配私人土地,通过使用这些毕达哥拉斯式三分制来构建垂直的田地边界。
以前,调查文件只是简单的农业估算。但当人们开始私人拥有土地时,他们开始担心确切的边界问题。
这一发现使曼斯菲尔德得出了一个新关于Plimpton 322的真正目的的假设:寻找具有规则边的矩形的理论研究,可能是受到测量中需要这种矩形的启发。这里的“正则”是指边长是60的倍数。
曼斯菲尔德解释说:“为了使用毕达哥拉斯三组进行测量,他们需要知道哪些矩形是可用的。”
因此,简单的毕达哥拉斯三倍数(如(5,12,13))并不是特别有用,因为13不是60的因数,因此,它没有出现在Plimpton 322上。曼斯菲尔德说:“他们已经经历了所有他们能想到的毕达哥拉斯三元组,然后观察它们,判断哪些边是规则的。”
关于普林顿322的这一发现支持了这样一种观点,即它可能只是一种寻找有规则边的矩形的理论研究,而且这种理论工作可能是由测量中对这种矩形的实际需要所激发的。
纯数学和应用数学走到了一起,就像真正的朋友一样。
苏菲Calabretto
Sophie Calabretto是一位专攻流体力学的数学家。她是麦考瑞大学的荣誉高级讲师和莱斯特大学ACE研究小组的荣誉副教授。