1965-零的历史-第20节
按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页，按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页，按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部！
————未阅读完？加入书签已便下次继续阅读！
⒎ㄔ颉保涂梢越邮堋懊苤っ鳌保竽阍�73页证明“被零除是不可能的”的方法。例如使用这种证明方法来证明，如果你在一个小的密闭的盒子中放入无穷多数量的点，它们可能稀疏地分布在这儿或那儿，但至少有一个点被其余的点簇拥着，不管你多么接近它，都会有无穷多数量的点包围着它。这个点在哪里呢？证明不能告诉我们。为什么其余的点聚集在这儿而不是别处？还是没有答案。这个证明实验只说明了这个特别的点是一定存在的，但没有给你任何关于它的别的最微不足道的暗示。因此，它总是用反证法来证明的，这种情况令人不满意，就象叫住一个陌生人问他：“是否知道时间？”他回答：“是的，我知道。”然后继续前行一样。
瓶子藏在后面，而且是用厚而黑的玻璃制成，所以我们甚至不能判断出是满的还是空的，上面有一个用神秘的笔记写出的数学推理方法的标签。这里有奥地利逻辑学家库尔特·古德尔（Kurt ）在半个多世纪前提出的定理。他们为我们一无所知的一个曲线求一种令人昏晕的旋转方式。因为，我们总是认为我们的确定是黑暗中的一束光线，而且我们相信这种光线已经而且正在扩大，所确定不疑的东西将会扩展直到晦暗变成只是遥远的地平线。
古德尔（关于他有一个标志性的故事，讲他从不说任何错误的东西，由于他认为留下任何未完成的句子都是失败，所以他的言论在完成前总保持连贯）证明：一个陈述的正确性不能在这样的系统中被证明——这个系统本身也不能证明是正确还是错误。很奇怪地，这样的陈述以正确的方式表达却不一定也能证明它们事实上是正确的。即使它们能够被证明，却不是在这个体系中，而是一个自然地充分延伸的体系中（这样就会引起新的不可确定但是正确的命题。仍然可以在新的体系的延伸中得到证明——这样永无休止）。这样的一个僵局印证了棋局的规则；但是这里的走步和规则同样重要。
如果托马斯·尤斯克（Thomas Usk）与我们一道，他现在会正低声说，一无所知无法表示自己，但对其它的有重要意义。
第三部分 费尽周折第25节 令人愉快的天使（3）
观点的构造
这五次前往数学艺术的旅行是在零的精神的指引下，以无知为主干进行的，虽然数学首先而且最重要的是一门艺术，但是它是被科学用来揭开宇宙秘密的艺术。现在零将出列来领导这场揭示行动。所有我们在物理，化学，生物学方面的进步，在工程学和经济学上的成功都来自于对这种悬而未决事物用形状和数字语言的表达上。在我居住的马萨诸塞洲的剑桥，在一个清新的春日，我坐在查尔斯·瑞尔（Charles River）旁边，一个白发老人停下来，坐在我旁边的凳子上，指着安德森桥对我说：“你看到那些拱门了吗？我教了它们三十年。”
那些拱门被设计得能够体面地，安全的承受压力，设计它们意味着首先要确定压力数据，对自然界和装置的数学化一部分甚至在卢卡•；迫希利之前就开始了，给可以设定的每样东西赋值。我们征服世界以方便我们自己，确定堆积的方式（使地球表面与石头的弧面互相抓合在一起），这些是通过用数字描述的方程，那些满足最低要求的结构象考尔德动的雕塑一样完美平衡。我们为未知数配对，使之满足我们给予的约束（房子能造多高，位置在哪里？怎样剪裁衣服来适应布料）。
把我们周围的拥挤和喧闹转换成为方程是一半的艺术，解决它们是另一半。这不是在过去时代为数学家呈上的象在今天学习代数学的人面前一样的一块蛋糕，散发着不可抗拒的魅力（他们没有可以帮助他们的老师，在抽屉里没有解答书）。方法来自于千方百计地解方程，用正确的方式提出问题。原因与“芝麻开门”一样。就在这里，零充当了重要的角色。阿拉伯数学家很多年来用象“完成正方形”这样的巧妙方法来取笑他们的二次方程式论。我们的代数学（algebra）一词实际上来源于 的书 的标题，这是我们已经看到的，我们的翻译都来自从“复原与还原（Restoration and Reduction）”到“完成与比较（pletion and parison）”
代数学是怎样做的呢？这个原理总是用方程来形象地说明：
X2…39＋8X=…2X
用一位历史人物的话说，这个方程象一根金线贯穿了从825年的 以后的四个世纪，现在已经经过了十二个世纪。首先“还原”它，把负项移到另一边，变成正的，就是：
X2＋8X＋2X=39
然后“简化”成为X2＋10X=39，即合并同类项。现在你可以象侏儒怪那样运用灵活机智来逼出未知数，告诉你它的解：这个例子中是3（…13也可以，如果允许负根值）。
唯一的问题是你需要不同的方法，在我们今天看来一点都不清楚明了。奥马尔•；凯亚姆有一种解决形式符合X2＋pX＝q类型方程的解法，另外一种是解X2＋q＝pX，第三种是pX＋q＝X2。面对这样详细而且分散的形式，会急切的等待统一。就像孩提时面对词形变化表。类型总要包含一个是否所属的判断，我们没有失望，它带来了一个重要的人物，虽然这在苏格兰，他把这些方程及跟它们类似的整个方程式家族等于零，从而用一种统一的方法来解。
这个人是约翰·纳皮尔（John Napier），爱丁堡附近的男爵。在16世纪晚期，当他的城堡没有被围攻，他没有击退攻击他们土地和邻居的袭击者时，他涉足了一些神秘的研究“可以水下航行的装置”，“圆形双火枪战车”；向鸽子施魔法，着手用巫术寻找埋藏的珠宝，在36个相近的有合乎逻辑的主张预示世界末日的代数学中，推断预言和历史之间的关系，得出结论，最后的审判将在1688与1700年间降临，他还发明了对数。据他的邻居传闻，在十七世纪早期，他是恶魔的一员，他的衣服全是黑色的，一个通体墨黑的公鸡是他一成不变的伙伴，很少理会这些传闻。
纳皮尔
但不管怎样，纳皮尔的魔法是特别狡猾的，或许是因为象圣·弗朗西斯·培根（Sir Francis Bacon）所指出的，历史使人明智，诗歌使人风趣，而数学使人精明。所以，当他的仆人被发现偷窃时，他把他们召集起来（象故事里讲的），告诉他们他的黑公鸡将发现窃贼。他把黑公鸡系在一个漆黑的房间里，每个仆人都要单独进去，拍公鸡一下再出来，这样他就抓到了窃贼，唯一一个手是干净的人，他太害怕而不敢碰被纳皮尔撒了烟灰的公鸡。
纳皮尔对待方程是有魔力的。他把有一些常数项的方程变成另外的形式，通过重复的代数学的传递把所有项都放在左边，仅留一个零在右边。这就是他所说的“等于一无所有。”这个技巧为什么这么重要？这取决于乍看之下不重要的东西：如果两个或更多个因数的积等于零，那么其中一项必须也等于零。转化成数学的语言一定有助于你思考。
如果ab＝0，那么a＝0，b＝0或者a，b都等于0。
但是你马上会指出，在他熟练变换之后，仍然没有因式的积的形式，而是一个有变量与系数的项的积的形式，还有一个常数——这个条件怎么应用呢？即使可以利用，有什么意义呢？
永远不要低估一个术士。如果你看到他把 的方程式变换到x2＋10x…39＝0的形式，就会领会纳皮尔的思想。我们可以把左边写成怎样的积的形式呢？如果有一点聪明的话，我们就会知道x2＋10x…39＝0等同于（x－3）（x＋13）＝0。但若（x－3）（x＋13）＝0。那分两个因素之一一定是零：所以或者是x－3＝0或x＋13＝0。你马上就可以得出x＝3或x＝…13。
这个方法适用于一切，当我们所求的x是一个实数。在每种情况下，一旦你发现因数相乘后得到“等于‘无’”。可以把每个因式依次置为0，从而读出满足方程的x的结果值。这就是为什么我们的大桥可以竖立至今，我们的火箭能够降落在设置的地方。
这给我们带来了巧妙的方法，从这种途径考虑使用零：运用物理守恒的原理，经过一系列变化，结果不便。纳皮尔怎么想出这样一个我们现在不屑一顾地想当然的方法呢？“我的祖先生活在荒诞和真理的分界上。”纳皮尔阁下在1857年说。或许想象力需要这样的昏暗背景，这样的试探性的突破才会欣欣向荣。
但是纳皮尔的理论仍有严重的问题“一旦你找到了因式”——是的，但是怎样找到他们？各个项的移动遵循怎样的原则呢？就像要求把一个太极高手的一招一式用电脑打印出来一样。有些关键的规则是有所帮助的，互换的技巧。但是试图对一个代数式分解因式，会认识到数学是一种冒险，
如果你想要更加接近地审视这些介于工艺与艺术之间的技巧，当你发现狡猾的零一次又一次扮演另外的伪装角色将不会觉得吃惊。透过一个椭圆的窗子展望，远处越来越狭窄，新的发现越来越稀少。在最令人注目的位置，是一个任何一个初学代数者都熟悉的问题：解答
x2－1＝0
如果你放两个圆括号，把项x放在前面：
（x ）（x ）＝0
在每一个后面放一个1，看上去很合情合理。但是
（x＋1）（x＋1）＝0
得到x2＋2x＋1＝0，多出了2x和有着错误符号的1。再试试（x－1）（x－1）＝0，得到x2－2x＋1＝0，只是错误的不同。很显然，既然唯一可以放在每个括号内的整数是1，你需要可以抵消掉中间项，解决方法就是有一个因式内有＋1，另一个因式内有－1，可以得到：
（x－1）（x＋1）＝x2－x＋x－1＝0，
－x＋x＝0，得到了想要的分解后的因式。
注意到这里的零，乔装为－x＋x，为了完成使命很快的出现，然后又消失了，它甚至不出现在可以使这个技巧高贵起来的名字里面。“两个平方的差”（在这个例子中， 两个平方是x2和1；1于12相同）。两个平方的差，r2－s2＝0。现在可以轻松的分解因式为（r－s）（r＋s）＝0。这种魔力一半的功劳要归于我们熟悉的形式。
现在不管你什么时候看到类似于x2－64＝0的式子，都可以分解为（x－8）（x＋8）＝0。甚至x4－64＝0也适于这种形式，你可以把x4看作（x2）2，所以x4－64＝0分解因式为（x2－8）（x2＋8）＝0
但是，如果很偶然地你想对象x4＋64＝0这样的代数式分解因式，得到什么呢？再拿出0，现在它的作用更令人咋舌，更加背离常规。由于x4＋64＝0看上去很难处理。试着仍然写出有x2的因式的框架（x2）（x2）＝0，但是接下来怎么办呢？你必须在空白处填上8才会得到64，但是没有多项式能够满足：
（x2＋8）（x2＋8）＝x4＋16x2＋64
（x2－8）（x2－8）＝x4－16x2＋64
（x2＋8）（x2－8）＝x4－64
我们的头撞上的是两个平方的和而不是两个平方的差：（x2）2＋（82）2
回想一下我们对x2－1＝0分解因式的过程，可以得到帮助。照我们先前的做法来做，我们以－x＋x的形式在x2和－1之间插入了0：即
x2－x＋x－1＝0
分解为（x－1）（x＋1）＝0。同样的，我们需要在x4和＋64之间插入0，现在特别之处是要加和减一个完全平方，希望这样可以得到两个平方的差，这样就可以分解因式了。这种技巧是它的无名发现者仅存的成果。但是使用哪个式子呢？另外的一个无名氏碰巧找到了幸运的多项式：16x2－16x2。如果把它插入x4＋64＝0，可以得到：
x4＋16x2－16x2＋64＝0
这看上去不是特别有用，除非凭经验重新排列多项式：
（x4＋16x2＋64）－16x2＝0
一分钟之前我们刚遇到过前面的式子，就是（x2＋8）（x2＋8），即完全平方式（x2＋8）2，而且
16x2＝（4x）2
x2＋8是r，4x是s，即r2－s2 ，因此因式分解为（r＋s）（r－s），
（x2＋8）2 －（4x）2 ＝0
分解因式为
（x2＋8＋4x）（x2＋8－4x）＝0
这就是为什么0允许我们分解因式
x4＋64=0
从我们的椭圆向窗口看下去，0消失了，轻轻的敲打出更难解决的表达式
x4＋x2＋1=0？
插入这样0�
