數學的符號與藝術

數學真有趣—「負號」的故事

數學,
不是用許多數字、符號、圖形、方程式,
架構出來的可怕城堡,
而是機智、求真、思考、幽默,
組成的有趣園地。
為什麼有人將有趣的園地,視為可怕的城堡?
也許關鍵在孩子進入數學世界的導覽者,
是可怕,或有趣的人。


卡爾達諾(Jerome Cardan, 1501-1576)是義大利人,他從小喜歡數學,不過他將數學拿來計算輸贏的機率。1519年,他當賭徒,用數學計算賭贏的機率,有勝算他才賭,結果賭什麼都贏。他到巴維瓦大學(University of Pavia)唸醫學系,1526年,他畢業行醫。他的收入不是病人付的醫藥費,而是與自認聰明的有錢人,用賭博贏來。

他也將疾病當成謎語,看病的樂趣在解謎。他曾經遠赴蘇格蘭,去看一個氣喘的病人。他用統計法歸納,判斷他的氣喘,來自枕頭上棉花。這是普世第一個提出氣喘,有其過敏原的研究。

他賭博總是贏的秘密,是腦中自編數學公式,贏在計算。他當醫生後就不賭博,只有在幫助窮病人時,才去富人之中,贏一大把錢回來。他身上藏一把刀,若算出對方作弊贏他,就拿刀架住對方,叫對方把錢吐出來。他是外科醫生,刀法流利。

1539年,他著「實用算法」(Practica Arithmetica)一書。講解他的計算,他在書中,為了計算使用「負數」,並首先用「—」負號,表達負數。

中國以前也有負數的表達,正數用藍黑字體,負數用紅字體。至今,許多老師改考卷時,扣分用紅色筆,總得分用藍黑色筆。

在數學的世界裡,負號是以0為參考點。大於0的數字是正號,小於0的數字是負號。所有的正、負號的數字都對應於0,例如有-1,就有+1。 0沒有對應值,只有0沒有正負號。0實在很威風。所有的數字都有小數點,只有0沒有小數點,0的後面若有小數點,就有正負的對應,0就不再是零。

負數也可以描述溫度零度以下,海平面下,放熱反應,種子落下,物體直線運動向左,轉動逆時針,作物產量減少等,都可以用負號的數字表示。

卡爾達諾一生賭場無敵手,晚年之時,他寫道:「任何事情算到原點,都很單純。但是大自然看到原點,還是有無盡的複雜。」

數學的思索是多麼有趣,幫我們思索什麼是勝算,什麼是對方作弊,又可增加敍述大自然的情趣。更重要的是許多事情的看法,關鍵不在正負,而在所對應的基準是什麼。數學的思索還是有限,回到原點不是0,還是有無盡的複雜。

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