Perché si dice che l'introduzione dei logaritmi abbia rappresentato una rivoluzione nei metodi matematici?

Questo articolo si concentra sulla domanda "Perché l'emergere dei logaritmi rappresenta una rivoluzione nei metodi matematici?" e descrive come i logaritmi siano nati dal bisogno di effettuare calcoli complessi nella comunità scientifica europea prima dell'invenzione della calcolatrice. I logaritmi furono introdotti da Napier in base alla relazione tra serie aritmetiche e serie geometriche, come operazione inversa del calcolo esponenziale, consentendo di trasformare le operazioni di moltiplicazione e divisione, nonché quelle di potenza, in operazioni di addizione e sottrazione, e di moltiplicazione. La consultazione delle tabelle dei logaritmi e delle tabelle antilogaritmiche consentiva di semplificare notevolmente i calcoli complessi. Anche oggi, con la diffusione dei computer, i logaritmi e le funzioni logaritmiche rivestono un'importanza fondamentale nella teoria matematica e nelle scienze naturali. Laplace e Galileo hanno entrambi espresso un grande apprezzamento per l'importanza dei logaritmi.

Perché si dice che l'introduzione dei logaritmi abbia rappresentato una rivoluzione nei metodi matematici?

Se ti chiedessi di calcolare 4199710.4828+2.1829765, probabilmente non ci metteresti più di un minuto a farlo (e a controllare il risultato). E se fosse 4199710.4828×2.1829765? E ancora più complicato: 4199710.4828^2.1829765? Probabilmente prendresti la calcolatrice e non smetteresti di calcolare. Se non ti fosse permesso usare la calcolatrice, sicuramente protesteresti, perché è davvero "demoralizzante"! E se il calcolo fosse il numero inimmaginabile 41997104.8282^1.829765? Probabilmente penseresti: "Ma il creatore del quiz è pazzo?". E sai una cosa? Nell'antichità, molto prima dell'invenzione della calcolatrice, i matematici e gli astronomi europei si trovavano di fronte a numerosi problemi di calcolo difficili, che erano operazioni aritmetiche e potenze/radici quadrati simili ai numeri sopra menzionati. Questi fastidiosi calcoli hanno richiesto molto tempo e fatica a molte persone. Così, naturalmente, qualcuno si è chiesto: c'è un modo per migliorare i calcoli? Finalmente, qualcuno ha trovato un modo geniale, e da qui è nata la logaritmica.

I logaritmi sono l'operazione inversa dell'esponenziale. Il matematico scozzese John Napier studiò due serie di numeri: una serie in cui i numeri aumentavano secondo una progressione aritmetica, e l'altra in cui i numeri aumentavano secondo una progressione geometrica. Scoprì una semplice corrispondenza tra il prodotto di due numeri della seconda serie e la somma dei due numeri corrispondenti della prima serie, dando così origine all'idea dei logaritmi. Dopo anni di riflessione, Napier pubblicò il suo lavoro e i logaritmi iniziarono a diffondersi. Molti matematici hanno lavorato duramente per compilare tabelle logaritmiche, contribuendo in modo indelebile alla civiltà umana. Con i logaritmi, è possibile trasformare le operazioni di moltiplicazione e divisione in addizione e sottrazione. Ad esempio, se dovessimo calcolare 9710.3265÷2.1829 (i due numeri sono chiamati argomenti), prendiamo i loro logaritmi, consultiamo la tabella dei logaritmi per scoprire che lg9710.3265=3.9872 e lg2.1829=0.3390, sottraiamo i due valori per ottenere 3.6482, e poi consultiamo la tabella inversa per ottenere il valore 4448.3607 del quoziente 9710.3265÷2.1829. Il valore ottenuto è approssimativo, ma purché la tabella dei logaritmi sia sufficientemente precisa, l'errore può essere minimo e sufficientemente accurato per i calcoli ordinari. Allo stesso modo, i logaritmi possono trasformare le operazioni di potenza in moltiplicazione, ovvero lgab=blga. Se trovi la moltiplicazione troppo complicata, puoi sempre trasformarla in addizione tramite i logaritmi, e poi ricostruire il risultato usando la tabella inversa.

Pertanto, l'invenzione dei logaritmi è stata una vera innovazione nei metodi matematici, rappresentando un grande miglioramento per i calcoli scientifici sempre più complessi dell'epoca. Qualcuno potrebbe dire che oggi, con i computer elettronici, non c'è più bisogno di consultare le tabelle logaritmiche per eseguire calcoli complessi. Ma non dimentichiamo che i logaritmi e le funzioni logaritmiche sono anche una grande creazione della matematica stessa, e le loro tracce sono ovunque nella teoria matematica e nelle scienze naturali. Il famoso matematico francese Laplace disse: "La scoperta dei logaritmi ha allungato la vita degli astronomi". Galileo esclamò: "Dammi spazio, tempo e logaritmi, e posso creare un universo".