現在我國使用的乘法口訣有兩種,一種是45句的,通常稱為“小九九”;還有一種是81句的,通常稱為“大九九”。
關於九九歌,漢代燕人韓嬰的《韓詩外傳》中記載了這樣一段故事:
春秋時期,齊桓公設立招賢館征集各方麵的人才,等了很久,一直沒有人來應征。
過了一年後才來了一個老百姓,他把九九歌獻給齊桓公。齊桓公覺得很可笑,就說:“九九歌也能拿出來表示才學嗎?”
這個人回答說:“九九歌確實夠不上什麼才學,但是您如果對我這個隻懂得九九歌的老百姓都能重禮相待的話,那麼還怕比我高明的人才不會接連而來嗎?”
齊桓公覺得這話很有道理,就把他接進了招賢館。果然不到一個月,四麵八方的賢士都接踵而至了。
整數的誕生
公共汽車上,有一位年輕的媽媽抱著她的小寶寶坐在車窗邊,她正在教她的小寶寶數數呢。她伸出一個手指問:“這是幾呀?”正在咿呀學語的小孩望了望媽媽,答道:“一”。媽媽伸出了兩個手指問:“這是幾呀?”小孩想了想答道:“二”。媽媽又伸出三個手指,小孩猶豫了好一陣,回答:“三。”再伸四個手指時,小孩答不出來了。在這個小孩看來,那些手指實在太多了,他已經數不清了。其實,能數到三,對一個黃口孺子來說,已經很不簡單了。
要知道,學會數數,那可是人類經過成千上萬年的奮鬥才得到的結果。如果我們穿過“時間隧道”來到二、三百萬年前的遠古時代,和我們的祖先類人猿在一起,我們會發現他們根本不識數,他們對事物隻有“有”與“無”這兩個數學概念。
類人猿隨著直立行走使手腳分工,通過勞動逐步學會使用工具與製造工具,並產生了簡單的語言,這些活動使類人猿的大腦日趨發達,最後完成了由猿向人的演化。
這時的原始人雖沒有明確的數的概念,但已由“有”與“無”的概念進化到“多”與“少”的概念了。“多少”比“有無”要精確。這種概念精確化的過程最後就導致“數”的產生。
上古的人類還沒有文字,他們用的是結繩記事的辦法(《周易》中就有“上古結繩而治,後世聖人,易之以書契”的記載)。遇事在草繩上打一個結,一個結就表示一件事,大事大結,小事小結。這種用結表事的方法就成了“符號”的先導。長輩拿著這根繩子就可以告訴後輩某個結表示某件事。這樣代代相傳,所以一根打了許多結的繩子就成了一本曆史教材。
本世紀初,居住在琉球群島的土著人還保留著結繩記事的方法。而我國西南的一個少數民族,也還在用類似的方法記事,他們的首領有一根木棍,上麵刻著的道道就是用於記事的。
又經過了很長的時間,原始人終於從一頭野豬,一隻老虎,一把石斧,一個人……這些不同的具體事物中抽象出一個共同的數字“1”。數“1”的出現對人類來說是一次大的飛躍。人類就是從這個“1”開始,又經過很長一段時間的努力,逐步地數出了“2”、“3”……對於原始人來說,每數出一個數(實際上就是每增加一個專用符號或語言)都不是簡單的事。
直到本世紀初,人們還在原始森林中發現一些部落,他們數數的本領還很低。例如在一個馬來人的部落裏,如果你去問一個老頭的年齡,他隻會告訴你:“我8歲”。這是怎麼回事呢?因為他們還不會數超過“8”的數。對他們來說,“8”就表示“很多”。有時,他們實在無法說清自己的年齡,就隻好指著門口的棕櫚樹告訴你:“我跟它一樣大。”
這種情況在我國古代也曾發生並在古漢語中留下了痕跡。比如“九霄”指天的極高處,“九派”泛指江河支流之多,這說明,在一段時期內,“九”曾用於表示“很多”的意思。
總之,人類由於生產、分配與交換的需要,逐步得到了“數”,這些數排列起來,可得
1,2,3,4……10,11,12……
這就是自然數列。
可能由於古人覺得,打了一隻野兔又吃掉,野兔已經沒有了,“沒有”是不需要用數來表示的。所以數“0”出現得很遲。換句話說,零不是自然數。
後來由於實際需要又出現了負數。我國是最早使用負數的國家。西漢(公元前二世紀)時期,我國就開始使用負數。《九章算術》中已經給出正負數運算法則。人們在計算時就用兩種顏色的算籌分別表示正數和負數,而用空位表示“0”,隻是沒有專門給出0的符號。“0”這個符號,最早在公元五世紀由印度人阿爾耶婆哈答使用。
到這時候,“整數”才完整地出現了。
低溫的世界
在小學,我們學的都是正有理數和零,也就是說,數的係統限製在非負有理數的範圍裏。到了初一,我們學習了負有理數。這樣,數的範圍就擴大到了有理數。非負有理數在同學們生活中用的很多,大家熟悉。而接觸到負數則比較少,大家對它比較生疏。
現在,我們把大家帶到“低溫的世界”,看一看負數在那裏的廣泛應用。
人們在地球南極點附近,曾測得世界最低的氣溫是-945℃。據前蘇聯科學家稱,他們曾在南極東方站測得-105℃的氣溫,不過這個數據未被國際上承認。
近年,科技界用人工方法創造出接近絕對零度(-27315℃)的低溫。
人的骨髓在-50℃的條件下,可保存6到12個月。
現今的低溫技術已能使人類的血液、精子、眼角膜、皮膚、神經、骨骼、心髒等器官得以無限期地儲藏。前兩年,日本一家公司就開發了一種製冷達世界最低溫度-152℃的冷藏櫃。這種冷藏櫃可以應用於保存人體細胞和血液,還可以應用於超導領域。後來這種冷藏櫃已成批生產。
1969年6月4日,有個名叫索卡拉斯·拉米爾茲的人,從古巴叛逃至西班牙。他藏身於客機未加壓的輪室內,飛機在9142米的高空飛行,他在-22℃的嚴寒下,忍受了8個小時。
人類早已踏上月球。在月球表麵上,“白天”的溫度可達127℃,太陽落下後,“月夜”的氣溫竟下降到-183℃。
低溫能使正常溫度下的物質發生離奇古怪的變化。例如,-38℃低溫的金屬錠,能“粉身碎骨”成為一堆粉末;-190℃低溫下,空氣即變成藍色的液體,在液態空氣環境中,石蠟能放出淺綠色的熒光,豬肉閃著黃色的光芒,橡膠將變得堅硬無比。
-269℃低溫下,水銀能變為被稱作“超導”現象的無電阻固體。人們利用“超導”線圈發電機發電和用“超導”電纜輸電,其功率消耗能降低數倍乃至數十倍。
人工降雨、人工降雪,就是把氣態的二氧化碳置於-78℃以下低溫環境中,在天空施布雲層,而後逐漸解凍,使水從天而降。
推動火箭升空的巨大動力,是-138℃的液態氧和-252℃的液態氮合成的混合燃料。
1967年1月,美國著名的心理學家詹姆斯·貝德福特患病住進了洛杉磯市郊療養院。當他知道自己患了肺癌這個不治之症時,便下了決心,把自己所有的存款投入醫院,請求將他冷凍處理。
科學家們把他的體溫降至-75℃,用鉛箔將身子包起來,裝進低溫密封儲藏倉,最後用-196℃液體氮急劇降溫,幾秒鍾以後,貝德福特的身體變得像玻璃一樣脆。貝德福特曾留下遺言:希望人類有一天能征服癌症,並能找到將冷凍的生命複活的方法,使他能從密倉裏活著走出來。據說,現在美國已有300多個期待複活的冰屍。
動物與數學
由於生存的需要,動物肌體的構造為了適應客觀環境,常常符合某種數學規律或者具有某種數學本能。許多事實是非常有趣的。
老虎、獅子是夜行動物,到了晚上,光線很弱,但它們仍然能外出活動捕獵。這是什麼原因呢?原來動物眼球後麵的視網膜是由圓柱形或圓錐形的細胞組成的。圓柱形細胞適於弱光下感覺物體,而圓錐形細胞則適合於強光下的感覺物體。在老虎、獅子一類夜行動物的視網膜中,圓柱細胞占絕對優勢,到了晚上,它們的眼睛最亮,瞪得最大,直徑能達三四厘米。所以,光線雖弱,但視物清晰。
冬天,貓兒睡覺時,總是把自己的身子盡量縮成球狀,這是為什麼?原來數學中有這樣一條原理:在同樣體積的物體中,球的表麵積最小。貓身體的體積是一定的,為了使冬天睡覺時散失的熱量最少,以保持體內的溫度盡量少散失,於是貓兒就巧妙地“運用”了這條幾何性質。
我們都知道跳蚤是“跳高冠軍”。1910年,美國人進行過一次試驗,發現一隻跳蚤能跳33cm遠,1969cm高。這個高度相當於他身體長度的130倍。按照這樣的比例,如果一個高170米的成年人,能像跳蚤那樣跳躍的話,可以跳221米高,相當於70層樓的高度。
螞蟻是一種勤勞合群的昆蟲。英國有個叫亨斯頓的人曾做過一個試驗:把一隻死蚱蜢切成三塊,第二塊是第一塊的兩倍,第三塊又是第二塊的兩倍,螞蟻在組織勞動力搬運這些食物時,後一組均比前一組多一倍左右,似乎它也懂得等比數列的規律哩!
樺樹卷葉象蟲能用樺樹葉製成圓錐形的“產房”,它是這樣咬破樺樹葉的:雌象蟲開始工作時,先爬到離葉柄不遠的地方,用銳利的雙顎咬透葉片,向後退去,咬出第一道弧形的裂口。然後爬到樹葉的另一側,咬出彎度小些的曲線。然後又回到開頭的地方,把下麵的一半葉子卷成很細的錐形圓筒,卷5~7圈。然後把另一半朝相反方向卷成錐形圓筒,這樣,結實的“產房”就做成了。