第30章 ln的出现时代（1/2）

在现代数学中，自然对数函数 ln(x)（即以数学常数 e 为底的对数）是分析学、微积分、概率论、物理学和工程学中不可或缺的基本工具。其符号“ln”源自拉丁文“logarith naturalis”，意为“自然对数”。然而，ln 的出现并非一蹴而就，而是经历了漫长而复杂的数学演进过程，融合了几何、代数、微积分的萌芽与成熟，最终在17世纪至18世纪之间逐步确立其地位。

本文将系统梳理自然对数的起源、发展、数学基础的建立以及其在科学革命中的关键作用，全面展现“ln”这一数学符号背后的“出现时代”。

一、对数的诞生：从实用计算到数学抽象自然对数的出现，必须置于对数整体发展的历史背景中理解。对数的发明，最初并非出于纯粹的数学兴趣，而是为了解决当时天文学、航海和商业中日益复杂的计算问题。在没有计算器甚至没有机械计算机的时代，乘除、乘方和开方运算极为耗时且容易出错。

公元1614年，苏格兰数学家约翰·纳皮尔（John Napier）发表了《奇妙的对数定律说明书》（irifici Logarithoru is descriptio），首次系统地提出了“对数”的概念。纳皮尔的初衷是通过将乘法转化为加法，简化计算。他所定义的“对数”并非现代意义上的对数，而是一种基于几何运动的抽象构造。

他设想两个点：一个以匀速运动，另一个的速度与其到终点的距离成正比。通过这种运动的类比，他建立了一种对应关系，这实际上已经隐含了自然对数的思想。值得注意的是，纳皮尔的对数虽然本质上接近自然对数，但他并未明确使用常数 e，也未建立以 e 为底的对数系统。

他的对数表是基于一个接近 1\/e 的比率构造的，因此其对数值与现代自然对数有比例关系，但并非直接等同。几乎在同一时期，瑞士钟表匠兼数学家约斯特·比尔吉（Joost burgi）也独立发展出了一种对数系统，但直到1620年才发表，晚于纳皮尔，因此历史荣誉通常归于纳皮尔。

二、常数 e 的萌芽：复利问题与自然增长自然对数的核心是数学常数 e，其值约为 2.。e 的出现并非源于对数，而是源于对“连续增长”现象的数学建模，尤其是复利计算。17世纪，随着商业和金融的发展，复利问题成为数学家关注的焦点。

虽然这个极限在17世纪已被数学家如雅各布·伯努利（Jab bernoulli）在研究复利时发现并计算，但他并未将其命名为 e，也未将其与对数联系起来。

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