数字0是如何从一无所有反击到无中生有的?

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2022-12-2314:26:07 评论 23

数字0不仅意味着不

在正整数后面加一个0,立即增加到原来的10倍;无论正数有多大,在指数位置放一个0,立即变成1;一个大数字,只要乘以0,立即变成乌有;无论多合理,除以0,立即失去意义!0并不总是意味着不,它在进入系统中起着占位作用;在计数中起着起点作用;在计量中,它也表示准确性;它是非正负的,正负的边界点;在许多情况下,它的性质是模糊的。在数学理论中,它不属于自然数,但在集合理论和计算机科学中,数字0不仅属于自然数,而且处于重要地位。数字0的出现,使数学的发展迈出了一大步。

0被称为人类最伟大的发现之一,最早出现在历法、占星学和记事中。

公元前后,从中美玛雅到亚洲,从美索不达米亚到到亚洲,从美索不达米亚到非洲埃及,0的出现几乎遍地开花,但同,数字 0的符号也不同。

数字0起源于中美洲,早于亚非,早于欧洲。考古学发现,早在玛雅人的祖先——古印第安人和奥美克人时期,历法中就出现了大量的数字0符号,奥美克人以半圆形画四花的符号为0。尽管奥美克文化在公元前4世纪突然中断,但玛雅人的历法中保留了0符号。在公元前38年左右发现的一篇题词中,可以看到玛雅人的0符号有几种,其中一种是贝壳形作为0,·以-为1,以-为5。

玛雅符号

这些符号可以记录数百个数字,其中一个空缺被0个符号所取代。玛雅人的0符号与他们的祖先非常不同,并采用了二十进位制。

玛雅人的记事石碑,右边刻着事件,最左边的线是按照玛雅历法记事的时间

在古埃及,数字是以10为基础的,人们用一为圣符的符号来代表数字。在公元前1740年,埃及有0符号,表示高石碑或金字塔向上或向下测量长度的起点。

公元前2世纪中期,美索不达米亚已经有了数字系统,但巴比伦的数字系统因为使用60进位而相当复杂。在没有值的位置,他们用空缺代替数字0。在柬埔寨的热带丛林中,一座距离吴哥窟6.44公里的古教寺庙废墟出土了一块碑石。在这块碑石上,你可以看到最早的数字0写作,以·代表数字0。

柬埔寨出土的碑石

大多数0符号最早出现在古代文明。奇怪的是,希腊和罗马在文化发源地上相形见绌。据史料记载,古希腊人并不认为0可以成为一个数字。他们曾反复自问,“什么都没有,怎么能成为‘一个什么’呢?在哲学领先的时代,甚至在中世纪,一些哲学家和宗教家仍然质疑科学如何容纳空的0?

古希腊数学家芝诺在公元前464-461年提出了芝诺悖论。这一悖论席卷了舆论,并在亚里士多德的物理学中流行了一段时间。悖论认为,空间和时间可以无限分割,内部没有空缺。持这种观点,不仅会导致飞矢不动的悖论,还会让人怀疑科学允许0,数字0的合理性自然会受到质疑。

直到500多年后,公元130年,托勒密受到希腊天文学家希帕恰斯和巴比伦人的影响,才开始小心翼翼地使用一个小圆圈,上面加了一个小横条来代表0,如图4残片右下角所示。但当时数制是60进位的,而且使用的是希腊数码,导致这样标记的数字0很少出现。即便如此,此时的0不仅仅是为了填补位置上的空缺,更是为了独立使用。不幸的是,数字0在希腊数学中的进一步发展受到了数字复杂性和60进位制的限制。

中国人高度赞扬数字0,被称为金元数字,意思是极其珍贵。早在3000多年前的殷商时期,中国就采用了位值制。位值制关系到每个数字在一个数字中的位置。同样的数字在个位、十位或百位中是不同的。例如,在甲骨文中,刻有六百、五十、九,即用位值制表达的659,这是十进位的雏形。魏晋时期,0在计算计算中被一个空间所取代,如下图所示,目前尚不清楚该方法起源于何时。

在此期间,虽然0尚未独立,但从空间上看,0已被视为数字。据英国着名科学史专家李约瑟博士考证,中国首先使用的位值制促进了“0”的出现。在秦九韶1247年的《数书九章》中,一个正圆形已经成为中国人最早使用的0,比欧洲早300年。

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秦九韶

0数字首先在得到了系统和完整的发展。古人在公元前3世纪完成了数字1到9的发明。

公元458年,在耆那教寺庙教科书中,第一次出现“0”的数字符号。在这本书中,有一个void(意空或无)代表0。

公元876年,在瓜廖尔城堡的一座寺庙里,发现了一块刻有270数字的石碑。同时,在这座寺庙里,还发现了许多用铜板雕刻的文献,其中大量用小圈子表示的0,这也是人类最早记录的数字0。在此期间,数学家也创建了基于10的位值系统。十进制发明意义重大,在此期间也挖掘出了0在十进制中的重要作用,十进制为0的运算开辟了一条大道。

公元628年,天文学家婆罗门古多的作品《宇宙的创始》出现了最早的0运算规则,也提出了负数概念。同时,代数运算规则也为数字制定。虽然婆罗门规则与现代标准有所不同,但它的出现表明,数字0已经按照系统理论纳入操作,从而显示了数字0的内在潜力。

婆罗门规则说:0与负之和或负之和;0与正之和或正之和;0与0之和或0与0之和还是0;如果正负绝对值相同,它们的和是0;无论是正数还是负数,如果除以0,都将是以0为分母的数;0除以正负数,结果不是0就是以0为分子以有限数为分母的分数;0除以0还是0。”

古对数字的发展迅速传播到阿拉伯。”

古对数字的发展迅速传播到阿拉伯。公元771年,天文学家和旅行家毛卡访问阿拉伯。他来到首都巴格达,把一部天文献给了哈里发曼苏尔。这本书含有大量的数字,被阿拉伯人称为数字。

阿拉伯数学家阿尔·他做出了一个大胆的决定,放弃了原来的28个字母计数法 改造数字,引入数字0,创造简单的阿拉伯数字。

阿尔·花剌子模

在他的算术作品《花喇子模算术》中,他整合了希腊、和波斯国家的数学,并引入了自己的研究成果。这部作品在12世纪被翻译成拉丁文,并迅速传播到欧洲。从那时起,系统的数字应用开始出现在西方。数字研究开启了数学的早期发展,花拉子模型的贡献是不可或缺的。他的大胆创造为后代奠定了数学基础,对世界数学的发展产生了决定性的影响。

然而,事情并不像想象的那么顺利。人们对传统和熟悉的事物的痴迷有时会失去理智。在阿拉伯数字到来之前,欧洲人使用冗长而笨拙的罗马数字计数。虽然阿拉伯数字方便实用,但却遭到了宗教界的长期对抗。特别是数字0是异端邪说,明令禁止使用。一位罗马学者从一本天文书中看到了阿拉伯数字,高度赞扬数字0。他在日记中写下了0在计算中的优势。教皇知道了这件事,说他玷污了上帝创造的神圣数字,逮捕了他,并折磨了他。但正如无数历史事件所证明的,迫害不能阻止先进知识的传播。

有时,当条件成熟时,关键人物的出现可以促进或改变历史的进程。999年2月20日,罗马天主教新教皇希尔外斯特二世德奥里亚克登基。

希尔外斯特二世德奥里亚克

德奥里亚克是第一位来自法国的教皇。他精通阿拉伯、希腊和罗马算术,在机械和天文学方面也很有造诣。他研究了中国的浑天仪。他更熟悉阿拉伯数字,并利用这些数字规则改进了欧洲的算盘计数。早在摩洛哥卡鲁因大学学习时,他提倡阿拉伯数学。由于深厚的学术造诣和对事物的理性态度,在他的推动下,数字0和负数逐渐被西方人接受,促进了西方数学的快速发展,也使天文学更加强大。

来源:《科学史365天》略有删除

作者:魏凤文 武轶

编辑:张润昕

来源:原点阅读

编辑:hxg、yrLewis

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