數字「0」的演變史:這與印度還有佛教都有關係

2019-02-22 22:00

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不過,當婆多摩笈多用0去除1的時候,他就遭遇到了難題。

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什麼數字乘以0會等於1?

解答這個問題需要一個新的數學概念:無窮。

The infinity symbol
無窮的概念幫助解決了以0作分母的數學問題。

只有這樣才能讓零作分母具備任何合理性。

而這一個進步也是一個印度數學家的功勞——巴斯卡拉(Bhaskara)在12世紀設計了這個概念。

再進一步

如果你將一個水平切成兩半,你就有兩塊水果。

如果你將它切成三塊,就有三塊水果。

一直切下去的話就會是越來越多、越來越小的塊。

最終,你會得到無窮多的塊數。

巴斯卡拉就由此推理出,1除以0就是無窮大。

Sliced avocado used as an example of fractioning
最終,一切的除法都會達到無窮遠。

不過,用0做的計算,還要比這更進一步。

如果我們接受3減去3等於0,那3減去4呢?

你似乎會什麼都沒有,但是印度人卻意識到,那是一種新的「沒有」:負數。

印度人之所以能夠得出負數和零的概念,是因為他們從一開始就將這些理解成是抽象的概念。

An explosion of colours
印度數學家的很多發現,比西方早了多個世紀。

數字不僅是用作計算和測量的工具,它們是有生命的,它們飄浮在宇宙中,不受制於摸得著的真實世界。

這樣一種思路,帶來了數學思想上的大爆炸。

X和Y

印度人對數學的抽象理解,為解決二次方程帶來了新方法。

婆多摩笈多對於負數的理解讓他看到,二次方程將永遠有兩種解決方法,其中一種可能是負數。

他進一步通過兩個變量(X和Y)來解決方程式。

西方直到1657年才走出這一步——法國數學家皮埃爾·德·費馬(Pierre de Fermat)提出了他的解答方法,但他不知道,他的印度同行在一千年前就已經找到了答案。

Pierre de Fermat
費馬在1657年「解決」了二次方程的問題。

婆羅摩笈多還為了表達這種等式計算而開發了一套新的語言。

在實驗如何表達他的計算方法時,他用兩種顏色名稱的字頭來代表兩個變量。

於是就有了我們一直沿用至今的X和Y。

另一個無窮的數字

印度數學家們還研究了三角函數,並得出新發現。

The Earth, the Moon and the Sun in a right triangle
古代印度的天文學家通過三角函數計算出了地球、月球和太陽之間的距離。

我們都知道,是希臘人最先發展出了一套幾何與代數之間互換的概念體系。

但是印度人將此往前推進了一步。

他們應用三角函數來研究他們周圍的世界,包括航海和測量空間距離。

例如,印度數學家測量了地球與月球、地球與太陽之間的距離。

Piπ是數學當中一個重要的概念。

印度數學家還解出了數學領域裏其中一個最神秘的數字:圓周率(π)。

π就是一個圓形的周長與直徑之間的比率。

這個數字在所有數學計算當中都會用到,在工程與建築當中尤其有用,因為每一種涉及弧線的測量都會用到π。

在很多個世紀裏,數學家都在探索π的準確值。

到了六世紀,印度數學家阿耶波多(Aryabhata)得出了一個非常準確的估算值:3.1416

他也用這個值測量了地球的周長,得出的數值是39968公里——與我們今天所知道的40075公里非常接近。

A Pi formed of sticks and stones
準確值的計算方法,仍然被看作是由歐洲人取得的成就。

數學家馬德哈瓦(Madhava)則發現,通過增加和減少分數,就可能確定Pi的精確值。

這是一個至今仍然在全世界很多大學裡教授的公式,但人們往往認為它是在17世紀由德國數學家戈特弗里德·威廉·萊布尼茨(Gottfried Wilhelm Leibniz)發現的。

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