1、早期的数系早期的数系和负数和负数 似乎是古希腊人最早建立起了算术的数学理论爱奥尼亚学派(在约公元前 600 年由泰 勒斯(Thales)建立)和毕达哥拉斯学派(由毕达哥拉斯在约 50 年以后创立)都发展了内容广 泛的几何(特别是毕达哥拉斯学派)和算术理论是希腊人首先认识到正整数(或计数)1,2, 3,形成一个无穷的集合,并可在其中进行基本的加和乘的算术运算虽然他们不承认负 数是数,但他们懂得如何使用减号,如: (72)(63)(76)(73)(26)(23) 他们的做法可能略有点像老式学堂用 的顺口溜的意思:“负负得正,正负得负;无须证明,只管记住” 然而希腊人不把5 这样的对象看做一个数是有
2、相当理由的 对他们来说, 数是与距离、 面积和体积的量度紧密联系的 代数的法则通常用几何的术语进行思考, 诸如将各种面积拼 补粘合(见图 4) 希腊代数,希腊人把熟知的代数等式,如 2 )(ba 2 a2ab 2 b用纯几何的形式加 以验证为了得到阴影面积,就要从整个面积( 2 a)出发,减去由和组成的长方形(ab) 及和组成的长方形(也是 ab),再加上小正方形( 2 b)以补偿多减去的重合部分这就 给出了上面的等式 但是即使希腊人不需要负数,他们却肯定还需要分数或如数学家所称的有理数(正) 有理数是形如 a/b 的数,这里 a 和 b 都是自然数因为 b 可以为 1,所以有理数包括自然数
3、(自然数构成了有理数的一个子集) 希腊人原来一直相信(正)有理数系对解决几何问题已经 足够了,而到公元前 6 世纪的某一天,他们却惊恐地发现根本不是这么回事特别是人们发 现 2 的平方根不是有理数, 这就意味着有理数不能用来准确量度诸如底和高都是 1 个单位长 的直角三角形的斜边(见图 5)(为了能够量度所有的几何长度,就需要实数我们很快 会讲到更多有关实数的事)这一发现实际上标志着希腊人终止了在算术方面的任何进步, 他们从此把数学限定在几何构造的范围内 毕达哥拉斯定理对任何直角边是 a 和 b,斜边是 h 的直角三角形,公式 2 h 2 a 2 b 负数负数 最早用到零和负数的自成系统的代数
4、学是由 7 世纪的印度数学家所创立的 他们用正数 和负数去处理包括借贷在内的财务问题 他们不仅最早使用了现代意义上的零, 而且还写出 过一些含有负数(在数字上加一点来表示)的方程, 这是负号的早期表示法, 并明确地提出了 符号法则(正乘正是正, 正乘负是负, 负乘负是正) 他们还认识到每个正数有两个平方根 一个是正的,另一个是负的 印度人的这些早期工作并没有影响到 14 世纪到 16 世纪文艺复兴时期的欧洲数学家 后者沿 袭着古希腊的传统, 乐于使用负号但却不能像印度人那样接受负数 方程的负根被叫做“虚 构的根” 到了 17 世纪,一些数学家开始使用“负数”,但这种趋势受到了抵制,有时反对还来自数 学界的名流列涅笛卡儿(Ren Descartes)讲过负根是“不真实的根”;帕斯卡(Blaise Pascal)同样认为比零小的数是不存在的;莱布尼茨(Gottfried Leibnitz)则同意负数会导 致荒谬的结论,然而他也为负数辩护说:在进行计算时负数是有用的;欧拉接受了负数, 的数去分 a 时,结果就要大于无穷 只是到了 18 世纪,在代数中应用负数(用负号作标记)才最终流传开来,尽管那时许多 数学家对负数还是感到不舒服,只要可能就不遗余力地避免使用负数的确,只有接受了数 的公理化思想以后,负数才真正有了意义这种说法同样适用于复数,但在我们讨论它们之 前,应该说说“实数”