Por que se diz que o aparecimento dos logaritmos constituiu uma revolução nos métodos matemáticos?

Este artigo aborda a questão de "por que o aparecimento dos logaritmos representou uma revolução nos métodos matemáticos". Ele apresenta o contexto no qual os logaritmos surgiram, decorrente da necessidade de cálculos complexos na comunidade científica europeia antes da invenção da calculadora. Os logaritmos foram propostos por Napier com base na relação entre progressões aritméticas e progressões geométricas, como a operação inversa da exponenciação, permitindo transformar operações de multiplicação e divisão, bem como operações de potência, em operações de adição e subtração, e multiplicação. A consulta de tabelas de logaritmos e antilogaritmos pode simplificar significativamente cálculos complexos. Mesmo nos dias de hoje, com a popularização dos computadores, os logaritmos e as funções logarítmicas ainda têm um valor importante na teoria matemática e nas ciências naturais. Laplace e Galileu deram uma avaliação muito positiva da importância dos logaritmos.

Por que se diz que o aparecimento dos logaritmos constituiu uma revolução nos métodos matemáticos?

Se lhe pedissem para calcular 4199710.4828 + 2.1829765, provavelmente não demoraria mais de um minuto a fazê-lo (incluindo a verificação). Mas e se fosse 4199710.4828 × 2.1829765? E, ainda mais assustador, 4199710.4828^2.1829765? Provavelmente, iria pegar numa calculadora e calcular sem parar. Se não lhe fosse permitido usar uma calculadora, certamente protestaria, porque isso seria "esgotador"! Se o cálculo fosse o número inimaginável 41997104.8282^1.829765, provavelmente pensaria: "Os examinadores estão loucos?" Mas sabia? Na história, muito antes da invenção da calculadora, os matemáticos e astrónomos europeus enfrentavam muitos problemas de cálculo complicados, que eram operações aritméticas e de potência/raiz quadrada semelhantes aos números acima mencionados. Estes cálculos fastidiosos custaram muito tempo e esforço a muitas pessoas. Por isso, alguém se perguntou: "Existiria uma forma de melhorar o cálculo?" Finalmente, alguém encontrou uma solução fantástica: os logaritmos.

Os logaritmos são a operação inversa da operação exponencial. O inventor dos logaritmos, Napier, estudou duas séries de números. Quando a primeira série aumentava numa progressão aritmética e a segunda numa progressão geométrica, ele estabeleceu uma relação simples entre o produto de dois números da segunda série e a soma dos dois números correspondentes da primeira série. Assim, nasceu a ideia dos logaritmos.

Após anos de reflexão, Napier publicou o seu trabalho e os logaritmos começaram a espalhar-se. Muitos matemáticos trabalharam arduamente na compilação de tabelas de logaritmos, contribuindo de forma inestimável para a civilização humana. Com os logaritmos, as operações de multiplicação e divisão podiam ser transformadas em operações de adição e subtração. Por exemplo, para calcular 9710.3265÷2.1829 (estes dois números são chamados de operandos), tiramos os seus logaritmos, consultamos a tabela de logaritmos e descobrimos que lg9710.3265=3.9872 e lg2.1829=0.3390, subtraímos os dois e obtemos 3.6482, e depois consultamos a tabela de anti-logaritmos para obter o valor de 9710.3265÷2.1829, que é 4448.3607. O valor acima é aproximado, mas desde que a tabela de logaritmos seja suficientemente precisa, o erro pode ser mínimo e suficientemente preciso para cálculos gerais. Da mesma forma, os logaritmos podem transformar operações de potência em operações de multiplicação, ou seja, lgab=blga. Se ainda achar a multiplicação complicada, pode novamente transformá-la em adição através dos logaritmos e, em seguida, consultar a tabela de anti-logaritmos até obter a resposta correta.

Portanto, a invenção dos logaritmos foi, sem dúvida, uma grande inovação nos métodos matemáticos, o que representou uma grande melhoria nos cálculos científicos cada vez mais exigentes da época. Alguns podem dizer que, hoje em dia, com os computadores eletrónicos, já não é necessário consultar tabelas de logaritmos para fazer cálculos complexos. Mas não se esqueça que os logaritmos e a função logarítmica são também uma criação importante da matemática, tendo uma presença eterna na teoria matemática e nas ciências naturais. O famoso matemático francês Laplace disse: "A descoberta dos logaritmos prolongou a vida dos astrónomos." Galileu exclamou: "Dê-me espaço, tempo e logaritmos e poderei criar um universo."