沈葉華
“0”表示什么都沒有,看似是數(shù)字中最無足輕重的??扇绻幸惶?,0離家出走,拋下1、2、3、4、5、6、7、8、9,我們的生活就會(huì)立即變樣,全部亂套。鐘表沒有了0時(shí),溫度計(jì)沒有了0度,比賽沒有了0進(jìn)球……沒有了0,就沒有今日的數(shù)學(xué),也沒有物理、化學(xué)、工程、金融、天文等各門科學(xué),以及它們所造就的當(dāng)今人類社會(huì)的繁榮興盛。
你可能不知道,說起這個(gè)不可或缺的0,還有一段有趣的故事,請(qǐng)讓我慢慢道來。
0在數(shù)字中誕生得最晚,其他數(shù)字出生時(shí),它還在“娘胎”中熟睡。公元前3000年,古巴比倫人創(chuàng)造了1~59共59個(gè)符號(hào)數(shù)字,卻沒有單個(gè)的0;古埃及人創(chuàng)造了1~10、100、1000等象形數(shù)字,可還是沒有單獨(dú)的0。
沒有單獨(dú)的0,表達(dá)大數(shù)就需要排列一長(zhǎng)串?dāng)?shù)字。想表示3244?放在今天,不過寫4個(gè)數(shù)字,古埃及人就得畫13個(gè)符號(hào);想記下21237?今天只需5個(gè)數(shù)字,可古埃及人得又描又畫15個(gè)圖案。
單單寫數(shù)字就這般麻煩,運(yùn)算它們的困難就可想而知了。
其他遠(yuǎn)古文明也都差不多,如中國(guó)、希伯來、阿茲特克,都創(chuàng)造了自己的數(shù)字,發(fā)展出了簡(jiǎn)單的運(yùn)算,卻搗鼓不出單個(gè)的0。
過了將近3000年,人類才好不容易摸索到0的前身——占位符。原來,當(dāng)先民想表示102、1002、10002時(shí),由于沒有0,只能將它的位置空出來,寫成1 2、1 2、1 2,但數(shù)字越大,分辨它們就越困難;如遇上10、100、1000時(shí),1后全是空位,看上去全都一樣了。于是,巴比倫人、瑪雅人想出了占位符——在有位數(shù)、無數(shù)字的地方放入占位符。
有了占位符,數(shù)字的表達(dá)便準(zhǔn)確多了。但這還是沒有解決數(shù)字符號(hào)復(fù)雜多樣、運(yùn)算繁難的問題。如何令數(shù)字簡(jiǎn)單化,運(yùn)算起來更容易?這道數(shù)學(xué)大難題擺在人類面前。
誰能為人類找到答案?他們不僅得聰明,還需要有靈氣,就像得到了神靈的啟示。他們就是古印度人。
公元前3世紀(jì),古印度人創(chuàng)造了自己的數(shù)字,使用了占位符——一個(gè)實(shí)心圓。在隨后的5世紀(jì)至7世紀(jì),實(shí)心圓開始變成空心,占位符晉升為數(shù)字0,印度數(shù)字逐漸演變?yōu)?~9,共10個(gè)數(shù)字。
0被升級(jí)為數(shù)字,與9位兄長(zhǎng)平起平坐,引發(fā)了一場(chǎng)數(shù)字革命?,F(xiàn)在,只需將它們兄弟10人的位置挪一挪、換一換,減去幾個(gè),增添幾個(gè),再大、再小的數(shù)字,都能表示出來——沒有它們做不到的。可還記得巴比倫數(shù)字?為了區(qū)區(qū)兩位數(shù)(1~59),需要59個(gè)符號(hào)。古埃及人的十幾個(gè)圖案,也只能表示有限的數(shù)字。印度數(shù)字只有10個(gè),就能包打天下了。
這全歸功于單個(gè)的0。單個(gè)的0像轉(zhuǎn)子,帶動(dòng)一個(gè)個(gè)數(shù)字兄弟,來回跑動(dòng),比如1011,一個(gè)四位數(shù)只用兩個(gè)數(shù)字(0和1)循環(huán)使用便可表達(dá)。沒有0,其他單個(gè)數(shù)字就循環(huán)不起來。還是這個(gè)1011,古埃及人就需要1個(gè)千位數(shù)、1個(gè)十位數(shù)、1個(gè)個(gè)位數(shù),共3種圖案。
數(shù)字0能站穩(wěn)腳跟,還得感謝偉大的印度數(shù)學(xué)家婆羅摩笈多。公元7世紀(jì),婆羅摩笈多潛心研究0,并創(chuàng)立它的運(yùn)算法則,如:1+0=1,1-0=1,1×0=0,0-1=-1,0-(-1)=1,0×(-1)=0等。自此,0能獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)算,與數(shù)字兄長(zhǎng)沒有兩樣了。
到了7世紀(jì),10個(gè)數(shù)字明確后,加減乘除就容易多了。四則運(yùn)算如今都已成為小學(xué)生的基本功了。
如此簡(jiǎn)單的印度數(shù)字、如此高效的運(yùn)算方式怎會(huì)棲身一隅?不久,0和兄弟們隨著商貿(mào)往來也“出國(guó)游”了,來到中國(guó),去往中東國(guó)家,游到哪兒都大受歡迎,總能打敗當(dāng)?shù)氐脑袛?shù)字,被保留下來。歷時(shí)多年,終于一統(tǒng)世界數(shù)字符號(hào)。
(摘自《科學(xué)之謎》,有刪節(jié))