- 趣說數學:探索未知的奠基者
- 劉行光 高會編著
- 2632字
- 2020-11-15 17:52:33
第1章 身世奇妙的數字
1.1 數字產生的來龍去脈
數,作為人類對物體集合的一種性質的認識,是以長期經驗為依據的歷史發展結果。人類最早的數量概念是什么呢?是“有”和“無”。
原始人早晨出去采集或狩獵,晚上回來可能是有所收獲,也可能是兩手空空。這就是“有”和“無”這兩個數學概念產生的實際基礎。
其次就是“多”和“少”,開始只是模糊的概念,今天采集的野果比昨天多些,可是打的野獸卻比昨天少些。大致如此,沒有人去認真地管它。
可到后來,認識逐漸清晰起來,特別是在數量少的時候。例如,你抓了兩只兔子,我抓了三只。我們可以一對一地比較。你擺出一只,我也擺出一只;你再擺出一只,我又擺出一只;你沒的擺了,我還有的擺,明顯我比你多,你比我少。這里就是兔子的“集合”與“集合”之間的對應關系。
原始社會是集體勞動,共同分配的。今天打了多少野獸,分成多少份肉,一人一份——這也是對應的關系。
有和無、多和少的數量感覺,其實動物界就有了萌芽。生物學家做過實驗:在某種鳥類和黃蜂的窩邊,趁著它們不在,偷偷地增加或減少點什么——一根樹棍、幾根草、幾顆泥粒,它們回來以后,會覺察這些變化。這種能力,就是數量的感覺。
到了人類,因為有了思想意識,所以,他們能意識到有和無、多和少。
數量的多少,有個出發點,這個出發點就是一。
如果問:什么叫作“一”?翻開《辭海》可以看到:“數之始。”這又是不說還清楚,一說倒糊涂。因為,什么叫作“數”?什么叫作“始”?一個問題變成了兩個問題,而且還不止兩個問題。比如說:什么時候我們知道有“數”呢?那就是在我們數東西的時候,才知道有“數”。可是,如果只有一個東西,還用得著數嗎?
所以說“一”是一個數,這是我們現在的想法,古代人卻不一定這樣想,甚至到了18世紀還有人說“一不是數”。
你也許會說:“一是一個單位。”北京猿人采集樸樹籽作為食物,一粒樸樹籽是“一”,一堆樸樹籽也是“一”。而且一堆樸樹籽和另一堆樸樹籽堆在一起,還是一堆樸樹籽。北京猿人當然不會這樣想,他們只是一把一把地吃著,一堆樸樹籽越吃越少。
一粒樸樹籽是“一”,一小堆樸樹籽是“一”,一大堆樸樹籽也是“一”。可見“一”中包含著“多”,許多“一”加起來就是“多”,“多”中也包含著“一”。
原始人有了“一”這個概念,大概很快就有了“二、三、四、五、六……”這些數的概念了吧。就像一架梯子似的,爬上了第一級,這是“一”;繼續爬,爬到第二級,不就是“二”了嗎?
如果說認識數字像爬梯子,那原始人真比蝸牛還慢得多呢!
在很長的時期里,人們只知其一,不知其二。知道二了,也不叫“二”。例如近代許多原始部落,他們要說“二”的時候就說“眼睛”。漢語的“二”和“耳”同音。原來“二”的音是從“耳朵”的“耳”的音借用來的。
我國西藏地區的人怎樣說“二”呢?他們說“鳥的翅膀”。眼睛、耳朵、鳥的翅膀都是兩個,這些幫助原始人得到“二”的概念。
在以后很長很長的時期里,人們只知道“一”和“二”,因為他們不需要很多的數目,甚至在近代一些原始民族中還是這樣。
那么“二”以上呢?“二”以上,我們說是“三”,但是原始人就以為是“多”了。在古代漢語中就是這樣。現在我們還可以看到這種概念留下的痕跡,例如“三人為眾”,三個“木”就是“森”。我們說“再三”“三思而行”“一日不見,如隔三秋”……“三”都是多的意思。
中非的原始部落只有三個數:一、二和多。三五頭牛固然叫作多,幾十萬頭牛他們也只是說“多”。
南美巴拉圭的印第安人,他們的“四”字是“鴕鳥足趾”的意思,因為那里的鴕鳥每只腳兩個腳趾,兩只腳一共是四個腳趾。他們還用“五色的斑皮”來代替“五”字。但是更多的地方,如印度、伊朗、非洲和南美洲的一些原始民族,他們把“五”叫作“手”,佛教語的“五”和波斯語的“手”就很接近。這是大家都很容易理解的,因為一只手有五個指頭。
南美洲有的地方,把“六”叫作“手一”,“七”叫作“手二”,“十”就叫“雙手”。達曼人把“二十一”叫作“兩個人零一個手指”。
熱帶一些地方,人們永遠赤腳,捫了手指再捫腳趾,于是“二十”就叫“手腳全指”,例如墨西哥古代的瑪雅人就是這樣。在格陵蘭的某些地方干脆把“二十”叫作“一個人”,于是四十就叫作“兩個人”了。
我們今天的日歷上還用“廿”這個數目。英語中有時也說“兩個廿”“三個廿”等,而在法語中的“八十”是“四個廿”,“九十”是“四個廿加十”。
隨著人們生產斗爭的需要和交往的增多,數目也一個一個地、慢慢地而又越來越快地加多了。
到了3600多年前,我國商代的人把文字刻在龜甲或獸骨上,這就是我們現在所說的甲骨文。甲骨文記載了戰爭中殺死或俘獲的人數、狩獵時所獲得鳥獸的頭數,以及祭祀時所用牲口的數目。例如,有片甲骨上刻著:“八日辛亥允戈伐二千六百五十六人。”意思是說:在八日辛亥那一天,在一次戰爭中消滅了2656個人。另外,從甲骨文的數字中,我們知道那時候已經有了“三萬”這么大的數目了。
人們為了把比較所得的結果告訴別人,就要記數。“記數”就是把數記下來的意思。在使用文字以前,許多民族是用一條繩子打成各式各樣的結扣來記數的:事情大就打一個大結扣,事情小就打一個小結扣,結扣的多少就表示數量的多少。后來逐漸有了代替實物的符號,如用刀在實物上刻道道來代替實物打結。比如說,三頭牛,三根木棒,三把石斧……是不同性質的事物,但它們卻有一個共同的特點,就是都能和三個手指頭“一對一”地搭配起來。如果把牛、木棒、石斧等事物的具體屬性暫時撇開,就可以用符號“≡”來表示它們的共同特性。像河南省安陽小屯村發現的甲骨文,就是用刀刻在甲骨上的符號。而記數符號-=≡……,叫作象形記數法。
其實,幾乎每一個民族都有過自己的記數符號。早在四五千年前的巴比倫人,曾用有棱角的木片在泥板上壓出各種有棱角的符號記數。古埃及人象形數字雕刻在石器或木器上,比如說,“一”的記號像一根木棒;一百萬的記號是一個人高高地舉起雙臂,好像是說這個數真大啊!

巴比倫數字
隨著語言、文字的日漸進化,數字也在不斷地發展變化著,經過了漫長的歲月后,才出現了今天所使用的數字符號,像1、2、3、4、5…,這樣的數叫作自然數。自然數的問世,是從現實世界中得出的第一個“數的系統”。
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實數的大小比較
數形結合法:在數軸上表示的兩個數右邊的數總比左邊的數大。
正數都大于0,負數都小于0,正數大于負數。
絕對值法:該方法常用于兩負數間的大小比較,即兩負實數,絕對值大的反而小。
平方法:當被比較的兩數中含有無理數時,可先分別將這兩數平方,再比較大小。
作差法: