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開卷筆記 – 啟蒙的符號

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數學符號的發展史,但講的符號其實不多,反而是多談符號如何影響我們對抽象事物的思考,甚至有一些腦神經研究。主要談的符號有數碼、零、代數等等。

記數法的發展源自於交易時需要有準確的數目表示,而當數字越來越大時就更需要方便的記數法。多數文化都有發展出進位的記數法,不同於亞拉伯數字一至九各有一個符號,通常都是簡單如一、五等組合而成,有些會在大數目有特別符號。在未有零這個概念之時,記數法得去解決補位問題,例如 1006 中間以空白表示的話就顯得容易混淆。中國數碼則可以避開此問題,可以使用表達如「一千六」,即使是使用算等籌,也因為其縱橫相間的排法,而可以某程度上避開補位問題。有一些歷史研究相信印度數碼是由中國傳入,再傳到亞拉伯,到歐洲,以至現在全世界。雖然說這相關的歷史很難查證,當中有很多爭議,但結果就是全世界都在使用這最方便的阿拉伯數字系統,可以在不用創新符號的情況下,表示所有數字。

代數則源自於解決日常生活的幾何問題,例如土地的面積、錢銀找續等等,古老的數學書裏,這類問題都是以文字方式表達,例如「將十分成兩部份,將其中一份乘上另一部份結果是二十一,其一部份為何?」,現我們會簡單寫成 x(10-x) = 21。未有印刷術之時,當時主要還是口語為主,以至數學題目還是以可口讀的形式寫出。就如上述題目,除了加減乘除,最常應用就是尋找根。

符號不只是速記,還會發掘出更多東西。以指數的記法為例,在記法未出現之前,x^2 x^3 = x^(2+3) 這種加法關係並不明顯,這種寫法發展下去可以發現指數作為分數、負數等等又有甚麼意思。-1開方作為看起來並沒有實際用處,在數學發展之初時會被認為是沒用或沒意義。等到代數方程式的表達出現,人們開始以符號運作,而非得一定要在幾何平面上找到相對應的事物時,數學就進入抽象的領域,非得一定要有實用。但往往這些抽象領域的符號運作,卻會反映到現實。事實上 i 對我們現代科學,有相當重要意義。

作者討論到一些腦研究發現符號會啟動我們不同大腦的部份,甚至是先是理性思考,連結到我們的潛意識。符號讓事物以簡單美妙的方式,清楚地放在我們面前,它既代表某些我們所定的定義,卻又會引發聯想。現在數學之美,符號著實有很大貢獻。

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