阿根廷作家博尔赫斯说,英国人爱德华 · 菲茨杰拉德(Edward FitzGerald,1809—1883年)把七百多年前波斯诗人奥码尔 · 海亚姆(Omar Khayyam,1048—1122)的《鲁拜集》翻译成英文,但一点儿也不像是翻译的,反倒像是英国人用自己的母语英语写成的优美诗篇。菲茨杰拉德使波斯诗集焕发出新的生命。诗集穿越七百多年的时空,轮回转世,以不同的语言形式又出现在了19世纪的英国,找到了它的新主人。700年前的波斯诗人海亚姆以这种方式与700年后的英国诗人菲茨杰拉德在19世纪相遇了。翻译家也是诗人的菲茨杰拉德像是上苍安排他来完成这项伟大和崇高使命的。
(英文初版本封面)
在当今时代,诗集又以很多种不同语言和不同译本出现在世界的各个角落,让一些鲁拜迷们狂喜不已,他们争相购买和收集世界上《鲁拜集》的不同版本,如醉如痴,乐此不疲。这使得这本诗集成为书店里、家庭里一道亮丽的风景,它使我们的平凡生活增添了诗情画意,也让我们的心灵得到些许慰藉。
(英文和中文繁体对照彩色插图精装本)
《鲁拜集》中,一首诗一个意境,中文翻译采用格律待的形式,意境不减,都非常美。这是其中一首:
诗配图:
海亚姆以诗集《鲁拜集》闻名于世。但他还是一位哲学家、天文学家,尤其是数学家。他的数学著作《代数问题的论著》讨论了三次方程的分类,并给出了三次方程的圆锥曲线解法。博尔赫斯说诗人的诗歌天赋受到了数学才能的压抑,没有写出更多一些的好诗歌。文学家从文学家的角度看问题,我倒觉得,有一部《鲁拜集》传世我们已经深感荣幸了。我们大众毕竟是凡人,诗歌给予我们各人不同的感受,满足我们不同的精神需求。但常人对数学的理解相对来说就浮浅一些了。海亚姆除诗才外,也挑战了自己的数学才能。这个也很了不起。他的数学才能没有被埋没,他在数学上的成就在任何一本数学史的书上都会提及。
今天举例讲海亚姆是怎么通过求圆锥曲线的交点来求解三次方程的。
首先我们要简单介绍一下三次方程的形式。我们知道一次方程为
二次方程为
于是,三次方程自然是
但是,我们深入思考一下,会发现三次方程可以简化为下面这种没有二次项的形式:
这是为什么呢?我来慢慢讲解,数学阅读需要留出空间和时间,让内容自然而然有逻辑地展开。要从浅入深。我们都知道两数差的立方和平方的展开式(我们用了y和k是为了不与其他字母相混淆):
比较上面两式,发现,其中各含有一个有关y的二次项。那么,只需取k=1/3,两式相加时这两个有关y的二次项就能够互相抵消。而其他项一定是y的三次项,y的一次项和常数项。
据此,我们把上面的做法应用于三次方程,也让二次项消失。在三次方程中,做一个简单的线性变换x = y - k,即用y - k代替x,于是有:
取k=b/3a,则上面二次项的系数等于0,我们得到:
二次项已经被消除。习惯上还是把方程写成以x为未知数的方程,所以把上式中的y再替换成x。再把上式中的一次项系数和常数项(它们都是一些常数的四则运算)分别用p和q代替,于是便得到
所以,我们只需研究上面这种形式的三次方程即可。三次方程中少了二次项,形式变得简单很多,从而也就产生了一些很巧妙的解三次方程的方法。
我来举个例子,解法是由诗人和数学家海亚姆给出的。为了用数学软件画图,我把字母系数换作具体数字。海亚姆的这个解法是针对三次项系数为正、一次项系数为正、常数项为负的情况的。(还有一些可能的情况,在海亚姆的《代数问题的论著》中有所阐述。)
这个方程一看还真不容易猜出它的解,所以,方法很重要。先把它化成三次项系数为1的形式:
我们把它变成下面两个圆锥曲线的联立方程(把下式中第一式平方后,把第二式代入,化简,就可以得回原三次方程):
这是两个圆锥曲线:第一个方程表示对称轴为y轴且位于x轴上方的抛物线;第二个方程表示一个圆心在点(1.5,0)、直径为3的圆。但这两个圆锥曲线是怎么得来的呢?是这样的,第一个方程中的3/2是原方程中一次项系数9/4的算术平方根。第二个方程中的“3”是圆的直径,它的得来是由常数项的绝对值除以一次项系数,即(27/4)/(9/4)=3。
我用软件较精确地画出了这两条曲线,则它们的交点就确定了,软件可以给出交点的横坐标为 x=1.5。这就是原三次方程的一个解。
把1.5即3/2代回原方程验算,得知它确实是三次方程的一个解。
我喜欢诗歌,也喜欢数学。
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