武侠数学
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为什么是印度人发明了零?

真正的零,是印度人发明的。

大约在公元3世纪,即中国魏晋名士“竹林七贤”活跃在历史舞台上的时期,印度人开始在十进位数字当中使用“·”这个占位符。这个小圆点的作用等同于两河流域楔形数字向左卧倒的A,也等同于玛雅数字里的贝壳符号,还等同于中国数学家祖冲之使用的“初”、僧一行使用的“空”、蔡元定使用的“□”、郭守敬使用的“○”。也就是说,它并非真正的零,但可以当零来用。

古印度学者婆罗摩笈多(Brahmagupta,约公元598年—660年)在公元628年写成《婆罗摩修正体系》一书,曾经给出零的定义,并规定了零参与计算的几条规则:“零是没有;零加零还是零;任何数加减零,该数不变;零乘以任何数,积为零;零除以任何数,商为零。”

这几条简单的定义和规则足以证明,至少在千余年前,印度已经孕育出“零是数字”的思想。

公元876年,印度北部的瓜廖尔(Gwalior)地区树立起一块石碑,碑文大意是说:这个地区的人民在神庙旁边建造了一座花园,护法神每天可以从花园里采摘50朵花,花园宽度是187个哈斯塔斯(英文通译hastas,古印度长度单位),长度是270个哈斯塔斯。50、270、187,石碑上这三个数字的写法基本接近现在通行的阿拉伯数字,其中2和7刻得圆润流畅,仿佛草书,0则是一个小小的○(图1-15)。

▲图1-15瓜廖尔石碑上的阿拉伯数字:270

婆罗摩笈多的著作和瓜廖尔的石碑足以证明,到公元9世纪,印度不仅形成了“零是数字”的观念,也奠定了阿拉伯数字的雏形。

阿拉伯数字是印度人发明的,在9世纪被波斯数学家和天文学家阿尔·花拉子米(AlKhwarizmi,约公元780年—850年,又译作阿尔·花拉子密、阿尔·花剌子模)写进《代数学》一书。公元13世纪,意大利数学家斐波那契(Fibonacci,1175年—1250年)从其他数学家手中学会了那些阿拉伯数字(实际上是印度数字)的写法,将其传播到西方世界。大约13—14世纪,这些数字符号又从西方世界传播到中国。

阿尔·花拉子米和斐波那契都是推广阿拉伯数字的大功臣,但他们对零的认识却远远落后于同时期甚至更早时期的印度学者。

花拉子米并不认为零是一个数字,他记录来自印度的10个数字符号:1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。对于这个0,他的解释是:“这个小圆圈不是任何数字,它被用来告诉人们,它所在的数位是空的。”很明显,花拉子米仅仅将0当成一个占位符,不能独立进入运算。

斐波那契著有《计算之书》,在该书里他这样介绍阿拉伯数字:“9、8、7、6、5、4、3、2、1,这是来自印度的九个数码,加上阿拉伯称为零的那个符号0,任何数都能表示出来。”可见在斐波那契心目中,0仍是符号,而不是数字。

我们千万不要笑话花拉子米和斐波那契,实际上,将零当成数字,需要高度的抽象思维,必须从思想上产生翻天覆地的变化。1、2、3、4,或者0.1、0.2、0.3、0.4,甚至包括-1、-2、-3、-4,这些正整数、小数和负整数,都能在现实世界找到对应的东西。1可以是一只羊,0.1可以是一只羊的十分之一,-1可以是你要偿还别人一只羊。可是0呢?它有对应的东西吗?

只有脱离具象思维,只有跨出“抽象性”的关键一步,只有把对数字的感知控制在逻辑和冥想的范畴,只有扔掉“每个数字都应该有意义”的本能想法,才有可能认为0是数字,才会打开代数学的大门,才有机会让数学从统计工具的泥潭里拔出腿来,飞跃九天,发展成一门高度抽象却又破迷开悟的形式科学。而印度的宗教传统和思维习惯恰恰在“冥想”上颇具优势,也许这才是印度人得以发明零这个数字的真正原因。