根号41等于多少

时间:2024-01-07 20:09:02编辑:小琳
(一)爱琴海上的萨摩斯岛:人神共居之所,数学起源之地

蔚蓝美丽爱琴海,孕育了西方海洋文明的源头——古希腊文明,见证了人类的梦幻童年。

爱琴海小岛星列棋布,气候温和、风平浪静,是东地中海的一部分,位于亚、非、欧三洲通衢之地,十分便于航海和经商,曾经生活在此古希腊人,饱足富裕,有足够闲暇自由思考,博采众长,创造出人类思想史上的黄金时期。

在爱琴海东部,有一座叫做【萨摩斯(Samos Island)】的小岛,拥有非常典型爱情海风光:和煦的阳光下,是一望无际的蔚蓝海洋,如白色方糖一样的白房子点缀在海岸。

萨摩斯岛(Samos Island)

萨摩斯岛是希腊神话中众神之王宙斯的妻子也即婚姻与生育女神——赫拉的出生地:

(赫拉大致相当于中国神话传说中的「王母娘娘」)

赫拉女神雕像

至今,萨摩斯岛上还有古希腊赫拉神庙(Heraion of Samos)的遗迹:

世界文化遗产——赫拉神庙遗址

同时,萨摩斯岛也因是古希腊数学家毕达哥拉斯的家乡而闻名于世。

我们知道,毕达哥拉斯最早证明了【勾股定理】而留名于史,所以,小岛码头上最显目一个雕塑的主题就是:毕达哥拉斯和直角三角形。

「勾股定理」在西方叫做「毕达哥拉斯定理(Pythagoras theorem)」,而在数学史上,一般将「毕达哥拉斯定理」的首次证明,当作「数学」这门学科成熟并建立的标志。

可能,这对学文史的小伙伴来说,这有点难以理解,难道我们中国古代没有数学?古埃及、古巴比伦、古印度没有数学?

对不起,那真不是我们今天所说的「数学」,那应该叫做「算术」或者「算学」,或者称作「数学的萌芽期」都可以。

今天我们所说的数学是「命题证明式」的:也即从一个极其简单、自明的「公理」进行推导得出「定理」,这样其结论才有普遍性和必然性。这也是所谓的「公理化方法(axiomatic approach)」。

引自《世界数学史简编》,页97,注1

这种「公理化方法」因为「前提自明,结论可靠」,所以,被后人应用在各种知识体系中,如:物理学、经济学、法学(罗马法)。

正如马克思所言:凡是能诉诸「数学公理化」的知识体系,才能叫科学知识(大意)。

因此,「数学」被称为「科学之母」。

如果觉得这些不好理解,我就说简单一点:数学就是在最简单的数学概念之上的逻辑推理得到的一些结论,不是拿尺子量或者算「鸡兔同笼」。

拿「勾股定理」来说,在毕达哥拉斯之前,不管是古埃及、古巴比伦人还是古中国人,通过测量计算,都发现过一些「勾股数」。

比如:「3、4、5」「6、8、10」,古巴比伦人甚至发现过「13500,12709、18541」这样巨大的勾股数:

3800年以前古巴比伦人泥板上记载的「勾股数」,注2

但是我们知道,数字和直角是无限的,你不可能量遍所有直角,尝试所有数字,而且现实中根本没有完美的直角,也不可能存在毫无误差的测量。

通过观察统计有限的案例得到的结论,这种方法叫做「归纳法」,通过归纳得到结论没有普遍性,也即我们经常说:观察到再多的白天鹅,但黑天鹅依然存在的可能性。

据说,毕达哥拉斯某日赫拉神庙中沉思,偶然观察地板上的图形受到启发,用演绎法证明了「直角三角形斜边平方等于两直角边平方之和」,这意味着只要是「直角三角形」都适用这个定理,毫无例外。

教堂地板文书

通过等量代换得到毕氏定理

所以,爱琴海上的萨摩斯岛,是古希腊人神共居之地,也是数学起源的圣殿,因此而留名于史。

(二)怪蜀黍老毕:聪明和愚昧兼有,荒诞和真理混合

在文艺复兴三杰之一拉斐尔的画作《雅典学院》中,毕达哥拉斯的形象是一位秃头大胡子的大叔,正专心致志,旁若无人在研究数学和音乐:

可能你会想,像毕达哥拉斯这样的古希腊智者,肯定是如同苏格拉底那样睿智善辩,柏拉图那样理性严谨,亚里士多德般沉稳博学。

所以,拉斐尔画作中的「聪明绝顶,白袍长须」形象,无缝匹配「数学家老毕」的人设。

但是,岂不闻「自古怪人有十斗,数学家独占八斗」。

历史上的毕达哥拉斯,正是一位聪明和愚昧集于一身,真理和荒诞混合一体的「古希腊怪蜀黍」。

历史教科书经常提到,我们的老毕同志,是信奉「万物皆数、和谐即美」的「毕达哥拉斯学派」的创始人,却鲜有提及,毕姥爷也是古希腊神秘教派「毕达哥拉斯教」的第一任教主。

毕教煮虽然生于萨摩斯岛,但是从小就留学东方的「海龟派」,本欲学成归来,造福乡里,但因为其古怪的东方装束和言行,并不受父老乡亲的待见。

所以,灰心至极的老毕,启帆远航,远赴地中海西西里岛的克罗顿小城,创建自己的教派,宣扬自己的学说。

「毕达哥拉斯教」主张男女平等,财产共有,主要教义是灵魂轮回,万物皆数,老毕正襟危坐,为人师表,悉心教授数学,而教徒们小板凳,排排坐,努力研习数学。

乍一看,可谓「思想超前、学术氛围浓厚」,简直是柏拉图学院的前身:

但是,「毕达哥拉斯教」也有一些非常奇葩的教义,最核心就是「吃豆子」是极其罪恶的行为,可以说「吃豆子」是人神共愤,人人得而诛之!

没错就是「吃豆子」,我没有打错字!「毕达哥拉斯教」的信徒,可能宁可吃屎,也不会吃豆子。

「毕达哥拉斯教」还制定了另一些奇形怪状的教规,令人匪夷所思的「十五诫」:

引自《西方哲学史》,注3

这些奇葩的教义,都是一些原始的禁忌观,跟理性、严谨可谓毫不沾边。不知道毕教煮是怎么想出来的,为什么要制定这样的古怪禁忌?

(三)大叛徒希童鞋:根号2引发杀机,毕教煮清理门户

毕达哥拉斯教派信奉「万物皆数」——自然万物与整数一一对应,宇宙真谛皆在其中,此理念是教派的学术基础,老毕自认为稳固泰山,不可推翻。

毕姥爷有一个冰雪聪明学生叫叫做希帕索斯(Hippasus),某日,与毕姥爷谈笑风生,突然就出了一个让姥爷无法反驳的难题:边长为1的正方形,它的对角线,却不能用整数之比来表达,不是吗?

也即:如果两个相同的数的相乘等于2,这个数是什么?

这个数也即√2,是一个无理数:小数点无限长,还不循环,无规律,不是整数、分数,这世界没有任何事物与其对应。

这样我们的希童鞋,一下就抓住老毕的「七寸」,毕达哥拉斯教派的学术根基——万物皆数,一夜之间就被「√2」这个炸弹炸得分崩离析。

而且这个无理数,正是用毕姥爷立身资本:毕达哥拉斯定理加上「反证法」,通过严密演绎推导得到的结论。可以说让毕教煮进退两难。反证法如下:

希童鞋未经毕姥爷同意,就将无理数的发现大白于天下,毕姥爷立刻炸毛,开始了「鸵鸟钻沙堆」的自卫还击:

以「渎神」的罪名将希帕索斯丢到地中海淹死,同时,还制定一条教规:谁都不准泄露「√2」秘密,否则丢到地中海喂鱼。

「青山遮不住,毕竟东流去」!!

「无理数」并没有与希帕索斯沉入到黑暗的海底,而是迅速传播开来,让后来数学家,如欧几里得、柏拉图等人,认识到存在一种【不可共度(incommensurable)】的量,极大的促进是数学的发展。

这也也即数学史的上第一次危机。

(四)结尾语:希腊奇迹——文化交融,思想碰撞的产物

孕育古希腊文明的爱琴海诸岛,位于三洲交汇之地,各大古文明的思想在此交融、碰撞,古希腊人正是吸收古埃及、古巴比伦人的文明成果,从而创造了学术史上的所谓「希腊奇迹(the Greek miracle)」。

生于爱琴海海小岛——萨摩斯岛的毕达哥拉斯,学在东方,成在西方,志在四海,是希腊奇迹中一个典型案例。毕达哥拉斯定理诞生,标志数学的成熟和公理化思维的诞生,使得人类认知升级到一个全新的维度。

其实,从出土文物来看,古巴比伦人不但发现了勾股数,而且早在4000年前就发现「根号2」,所以,「希腊奇迹」并不是突然之间冒出来的,「毕达哥拉斯定理」也是「站在巨人的肩膀」的更上一层楼。

同时,毕达哥拉斯的一生,呈现出「聪明和愚昧兼有,真理和荒诞混合」的复杂性,其实也是人性复杂的投射。希帕索斯童鞋殉身真理的悲剧,在历史上也一再被反复重演。

孤立系统的「熵增原理」告诉我们,只有不断从系统外吸取「负熵」,才能保证系统的有序运转。

同样,人类文明这个系统,因为开放、包容会变得更加强大;我们的思想系统,只有时时兼听、反省,才可能更加深刻。

我想,中国人在经历四十年伟大的「改革开放」,最能体会到这一点。

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参考文献粱宗巨. (1980). 世界数学史简编. 辽宁人民出版社.页97维基词条,勾股定理,from:https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8B%BE%E8%82%A1%E5%AE%9A%E7%90%86勃兰特·罗素(2007),《西方哲学史》(北京出版社),第三章,毕达哥拉斯

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