阿波罗尼奥斯:他给三种曲线分门别类,两千年数学绕不开他

约公元前三世纪,亚历山大里亚。一位名叫阿波罗尼奥斯的几何学家,在一卷纸草上系统讨论了三种曲线——后人译作椭圆、抛物线、双曲线。他与欧几里得、阿基米德并称亚历山大前期三大数学家,后世誉他为「伟大的几何学家」。

在他之前,圆锥曲线已经被人发现了。大约公元前四百年,梅内克缪斯为了解决「倍立方」问题,用三种不同的圆锥面截出了三种曲线。但它们被叫作「直角圆锥曲线」「锐角圆锥曲线」「钝角圆锥曲线」,名字拗口,而且每一种都必须对应一种特定角度的圆锥。

阿波罗尼奥斯做了一件前无古人的事:他指出,只要用一个圆锥面——无论直圆锥还是斜圆锥——就能通过改变截平面的角度,分别截出这三种曲线。他还第一次发现,双曲线不止一支,而是有两支。

他用希腊语里「亏」「齐」「超」三个词为它们命名,词义源自毕达哥拉斯学派处理面积时的不足、相等、超出三种情形。这三个名称的拉丁转写后来通行全欧洲,中文才译作椭圆、抛物线、双曲线,沿用至今,已经两千多年。

这三个词不是他凭空发明的。它们背后对应着一个精妙的几何关系:截取曲线上任意一点,作切线与底边的某种比较,恰好对应「不足」「相等」「超出」三种情形。

他把这些成果写进了《圆锥曲线论》。这部巨著共八卷、约四百个命题,体系严密,几乎将圆锥曲线的性质网罗殆尽,是古希腊几何学的登峰造极之作。前四卷有希腊文原本传世,五至七卷靠阿拉伯文译本才保存下来,第八卷已经轶失,后世只能从他写给帕加马的几何学家欧德莫斯的书信里约略推知内容。直到十七世纪,论圆锥曲线的精深,还没有人能越过他。在他之前,欧几里得也写过关于圆锥曲线的书,但早已散佚。他的《圆锥曲线论》太过完备,以至于同类著作无法与之匹敌,后来纷纷失传。阿波罗尼奥斯出生于小亚细亚的佩尔格,早年在亚历山大里亚跟随欧几里得的门人学习,后来还到过帕加马,在那里的图书馆讲学。他一生著作等身,除了《圆锥曲线论》,在天文学上也有重要贡献。他的曲线,在两千多年后迎来了自己的高光时刻。十七世纪,开普勒发现行星轨道是椭圆;伽利略发现抛射体的轨迹是抛物线。古人纯粹的几何推演,竟精准地描述了现实世界的运行规律。阿波罗尼奥斯没有亲眼看到这些。可如果没有他那八卷著作,后来的科学家们在描述天体运行、设计望远镜、甚至发射卫星时,都要从零开始。

❝真正伟大的学问,不会随着时间褪色。两千年前他在纸草上画下的那几条曲线,至今仍在描述宇宙的运行。❞