奇妙無窮的數(3 / 3)

這種寫法和西方直到19世紀仍在流行的小數記法25或25,幾乎是完全相同的。

到了宋元時期,更有下列記法:

(324506,1247年)

(025,1247年)

(-05,1248年)

這些記法都遠遠勝過三百多年後斯蒂文的記法。

中亞的阿爾卡西是世界上除中國人之外第一個應用十進分數的。他的用法體現在他1427年的《算術之鑰》一書中。

不論在東方還是西方,對小數的認識都經過了幾百年甚至上千年的演變。

負數的引入

今天人們都能用正負數來表示相反意義的兩種量。例如若以海平麵為0點,世界上最高的珠穆朗瑪峰的高度為+8848米,世界上最深的馬裏亞納海溝深為-11034米。在日常生活中,則用“+”表示收入,“-”表示支出。可是在曆史上,負數的引入卻經曆了漫長而曲折的道路。

古代人在實踐活動中遇到了一些問題:若相互間借用東西,對借出方和借入方來說,同一樣的東西具有不同的意義。分配物品時,有時暫時不夠,就要欠某個成員一定數量。再如,從一個地方,兩個騎者同時向相反的方向奔馳,離開出發點的距離即使相同,但兩者又有不同的意義。久而久之,古代人意識到僅用數量來表示一事物是不全麵的,似乎還應加上表示方向的符號。為了表示具有相反意義的量和解決被減數小於減數等問題,逐漸產生了負數。

中國是世界上最早認識和應用負數的國家。早在二千年前的《九章算術》中,就有了以賣出糧食的數目為正(可收錢),買入糧食的數目為負(要付錢)以入倉為正、出倉為負的思想。這些思想,西方要遲於中國八九百才出現。

虛數

“虛數”這個名詞,聽起來好像“虛”,實際上卻非常“實”。

虛數是在解方程時產生的。求解方程時,常常需要將數開平方。如果被開方數不是負數,可以算出要求的根;如果是負數怎麼辦呢?

譬如,方程x2+1=0,則x2=-1,x=±-1。那麼-1有沒有意義呢?在很久之前,大多數數學家認為負數沒有平方根。到了16世紀中葉,意大利數學家卡爾丹發表了《大法》這一數學著作,介紹了三次方程的求根公式。他不僅討論了正根和負根,還討論了虛數根。如解x3-15x+4=0這一方程時,依據他的求根公式,會得到:

x=-2+-121其中-121就是負數的平方根。卡爾丹寫出了負數的平方根,但他認為這也僅僅是形式表式表示而已。說明他對負數平方根的性質並不了解。1637年,法國數學家笛卡爾開始用“實數”、“虛數”兩個名詞。1777年,瑞士數學家歐拉開始用符號i=-1表示虛數的單位。而後人將實和虛數結合起來,寫成a+bi形式(a、b為實數),稱為複數。

由於虛數闖進數學領域時,人們對它的實際用處一無所知,在實際生活中似乎也沒有用複數來表達的量,因此,在很長一段時間裏,人們對虛數產生了種種懷疑和誤解。笛卡爾稱“虛數”的本意是指它是虛假的;萊布尼茲在公元18世紀初則認為:“虛數是美妙而奇異的神秘隱蔽所,它幾乎是既存在又不存在的兩棲物”。歐拉盡管在許多地方用了虛數,但又說一切形如-1、-2的數學式都是不可能有的,純屬虛幻的。

歐拉之後,挪威一個測量學家維塞爾,提出把複數a+bi用平麵上的點(a,b)來表示。後來,高斯提出了複平麵的概念,終於使複數有了立足之地,也為複數的應用開辟了道路。現在,複數一般用來表示向量(有方向的數量),這在水力學、地圖學、航空學中的應用是十分廣泛的。虛數越來越顯示出其豐富的內容,真是:虛數不虛!