這本《擺線》是家裡年紀最大的數學普及著作,由中國青年出版社出版,1957年6月北京第二次印刷,書價三角六分。原是蘇聯數學家別爾曼的著作,由高徹、閻喜傑譯成漢語。
擺線(Cycloid)又名旋輪線,是數學裡一種很重要的曲線,有很多奇特而玄妙的性質。不過,通常要懂得微積分之後,才能容易了解這些玄妙性質的箇中道理。然而別爾曼這本數普著作,僅使用到中學的代數與幾何的知識來介紹,娓娓道來,深入淺出,讓中學生都能夠理解其中的奧妙,真是難能可貴。
《擺線》這小書是從兩個騎自行車的人的對話寫起的,話題是自行車的後輪不時把地上的泥漿甩開來濺到騎車人的身上,由此而帶出書中的主角:擺線。這引入的方式,甚是平易可親。
往後,別爾曼說到伽利略──開始研究擺線的第一人,說到亞里士多德有關圓周運動的詭辯等。接着介紹了擺線的第一基本性質:擺線的法線過母圓的底點。事實上,擺線也是它自己的切線的包絡。其後還陸續介紹擺線的伴隨曲線、擺線的面積(擺線的一個拱弧和它的底所圍的面積等於母圓面積的三倍)、弧長(擺線的一個拱弧的長必然等於母圓半徑的八倍),還有一系列跟擺線息息相關的短擺線、長擺線、外擺線、心臟線、蚌線、內擺線、漸伸線、漸屈線、等時曲線、最速降線等等。真是目不暇給。
書的結語謂:「即使從純粹實用的觀點來看,這種曲線也值得特別加以注意。然而擺線也還有別的功積。十七世紀的學者們,在製訂研究曲線長度的方法(那種方法結果引起了微積分學的發明)時,就利用到它。它也是一種『試金石』,牛頓、萊布尼茲和他早期的追隨者都曾經用它來試驗新的、有力的數學方法的效力。最後,最速降線問題又引起了變分學的發明,變分學對於現代的物理學家是這樣的需要。因此,擺線是和數學史上一個非常有趣的時期緊密地聯繫在一起的。」
這樣一本好書,從七十年代起就似乎已經絕了版,也不曾見有中國數學家另寫一本給中學生看的、專門介紹擺線的普及書。想着想着便有點納悶。
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