现在我们每一个受过初等教育的人都知道整数分为正数和负数,这已经是一个常识,可是你能想象伟大的无所不能的牛顿居然对负数也不太了解吗?听起来有些匪夷所思吧,不过这却是真的,对于负数的认识直到欧拉才确认下来,那个时候伟大的牛顿已经在天堂了。

牛顿摆为什么可以减压(牛顿居然不知道正负数)(1)

为什么人们对负数的认识需要这么长时间,要是刨根问底的话还得去找毕达哥拉斯。

作为人类历史上最伟大的学者,毕达哥拉斯不但发现了勾股定理,他还建立了神秘的毕达哥拉斯学派。

牛顿摆为什么可以减压(牛顿居然不知道正负数)(2)

毕达哥拉斯学派认为“万物皆数”,简单来说就是认为宇宙万物都是按照数学规律来建造运行的,这个观点并没有错,直到现在我们也是这么认为,只是由于时代的限制,毕达哥拉斯对数字的认识还不全面,他认为的数就是形如1、2、3这样的正整数和1/2、2/3这样的正分数。

后来他的弟子发现了根号2这样的无理数,结果引发了第一次数学危机,对于问题,毕达哥拉斯学派的做法不是解决问题,而是解决提出问题的人,他们把这位先驱扔进了湖里,这就是掩耳盗铃,不过这不是今天我们要说的重点。

或许是出于对无理数的困惑,也或许是出于对死亡的恐惧。从此之后古希腊人就很少研究代数,从而转向了几何,横空出世了欧几里得的《几何原本》。

对于几何来说,还真没有负数的概念,不管是长度还是面积体积都是正的,绝对不可能有负数,这从根本上就阻止了希腊人发现负数的可能性。

古希腊人也发展了一点代数,这就是丢番图的《算术》,不过这像是一本习题集,在这本习题集中也有关于一元二次方程的解法,不过采用的都是配方法,在解二次方程的时候,丢番图发现了有的方程会有两个解,一个是正解一个就是负解,丢番图就把负解舍去了,因为他认为负数没有意义。

同时期的印度人也发现了负数,不过他们也采用了和古希腊人相同的做法,认为负数没有意义,也直接舍去了。

对负数的疑惑要等到卡尔丹诺出现,虽然卡尔丹诺是一个赌徒一个神棍,但我们也要承认他在数学上的天赋,他写出第一本关于概率论的书,他是赌徒嘛,当然要研究骰子出现的概率,不过他最重要的贡献还是在高次方程的解法上,他和他的学生总结出来了二次三次四次方程的解法。

就是在方程的解法中,他也发现出现了负根,但是他也认为是不可理解的,他并没有舍去,他称之为虚构的根。

在二次方程中,我们还知道著名的韦达公式,对于韦达来说,负数是完全不可能的,他也完全舍去了。

笛卡尔不但是伟大的哲学家,他还是杰出的数学家,我们熟知的平面直角坐标系就是他提出的,他并没有完全抛弃负数,不过也只是部分接受。

帕斯卡是科学史上著名的人物,现在压强的单位就是帕斯卡,还有计算机中Pascal语言也是为了纪念他命名的,他认为从零中减去四就是胡说八道,他说“我了解那些不能明白为什么从零中取出四还剩零的人”。

对负数的认识要等到欧拉出现,这位十八世纪最伟大的数学家在1770年出版的《对代数的完整接受》中证明了减去一个负数等于加上加上这个数,用我们的话来说就是“负负得正”,欧拉的原话是“免除负债就等于赠送礼物”,他还证明了(-1)×(-1)= 1。

牛顿摆为什么可以减压(牛顿居然不知道正负数)(3)

而伟大的牛顿是在1727年逝世的,所以我们有理由相信牛顿真的不知道负数。

即便是由了欧拉的严格证明,人们还是对负数不太了解,即便是在数学家来说也是一样,伟大的达朗贝尔在认为“导致负数解的问题在于假设的某些部分是错误的,但都被假定是正确的”,从这句话可以看出来,达朗贝尔还真的不太了解负数。

其实这都是当时交通不便造成的,只要这些数学家们来到古老中国,他们就会发现东方的学者早就掌握了负数的概念。

在成书于公元一世纪的《九章算术》中,睿智的中国人就提出了正负数加减法的法则:“正负数曰:同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之;其异名相除,同名相益, 正无入正之,负无入负之。”

这里的“名”就是“号”,“除”就是“减”,“相益”、“相除”就是两数的绝对值“相加”、“相减”,“无”就是“零”。

用现代语言来翻译这段话就是:同符号两数相减,等于其绝对值相减,异号两数相减,等于其绝对值相加。零减正数得负数,零减负数得正数。异号两数相加,等于其绝对值相减,同号两数相加,等于其绝对值相加。零加正数等于正数,零加负数等于负数。

这应该就是世界上最早的关于正负数加减的算法。

三国时著名的数学家刘徽首次提出了负数的概念,他说:“今两算得失相反,要令正负以名之。”翻译一下就是说,在计算过程中遇到具有相反意义的量,要用正数和负数来区分它们。

刘徽不但给出了概念,还提出了区分正负数的方法。

他说:“正算赤,负算黑;否则以斜正为异”,这意思就是说,用红色的小棍摆出的数表示正数,用黑色的小棍摆出的数表示负数;也可以用斜摆的小棍表示负数,用正摆的小棍表示正数,这里的小棍就是算筹,在《射雕英雄传》中,瑛姑就是用算筹做兵器的。

顺便说一句,刘徽还是微积分的先驱,他提出的割圆术和后来牛顿提出的流数有异曲同工之妙。

我们都曾慨叹西方科学的发达,其实科学史本来就是一个你追我赶的过程,从小小的负数就可以看出来,我们曾领先世界,只不过目前落后了,对于科学,我们应该报以尊重,对自己的历史,切不可妄自菲薄。

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