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史前人类对空间布局和空间关系的关注,可能源自美感以及对形式美的欣赏,这也正是激励今天数学家的动机。我们倾向于认为,至少在一些早期的几何学家,从事这项工作纯粹是为了数学研究所带来的乐趣,而不是把他当做一个实用的测量工具。——《数学史》
本文取名《数学的起源》,这个名字范围太广了。“数学的起源”问题,有点类似于“人类文化的起源”、“语言的起源”一般大而空泛。因为一说到起源一词,大多已经非常久远,而时代久远的一个重要标志便是传说甚至神话开始流行,传说可以美化事实,也可以让事实变得模糊。
先说数字的起源。这得包括“基数”和“序数”两个方面,基数就是单纯的1,2,3,4,序数则有顺序在里面。对基数来说,想必是来源于对周围环境中离散数量的认识,天天都见到如两只鸟,两只鞋,两只手,慢慢滴,人们从这些实例抽象出了“2”这个概念,其他数字也是如此。一开始人们需要表达“数量”的信息,一双手就可以表示十以内的数量,加上两只脚,20以内的数都没问题。但是20以上的就没有办法了,这时候用石头堆或者麦秆数来表示最好不过。可是慢慢地就发现,石头麦秆这些都不能保存信息,他们的寿命太短了,于是人们又开始利用记号,这样保存的信息就比较长久了。我估计一开始的方法就是有多少数量就画多少条横线,他们将这些刻痕记于动物骨或者泥板上,在捷克斯洛伐克,人们就找到了一块来自一匹幼狼身上的骨头,上面深深刻下了55道刻痕。这些刻痕被排列成两串,第一串30道,第二串25道,每一串刻痕之内按照5个一组的方式排列。我推测,因为5是一双手手指头的数目,5个成一串刚好方便以后重复使用。
而进一步的发展,问题又出来了。数字太大了也没法刻,几百上千的,恐怕把所有动物骨头拿来都不够刻,费财又费力,那么自然就想到用一些简化后的记号来表示大一点的数。这就牵扯到进制的问题了,因为这样可以减少符号数,由于人有十根手指和十根脚趾头的缘故,十进制最终成为主流。但其间也出现过五进制、二进制、六十进制等不同的进制法,后来由于语言等方面的原因,十进制最终打败其他进制。不过也没有完全消除,比如六十进制在角度时间方面的继续存在。至于其中的详细过程,也许我们只能猜测,本人才疏学浅,这本书也无多大介绍。
所以我推测,数字的起源和发展更多的是由于要用到它。而在对几何的起源上,自古以来许多科学家大致认为有两种可能,这也分别是古希腊时期的希罗多德和亚里士多德持有的两种相反观点。希罗多德认为,几何学起源于埃及,因为埃及人必须在每年的河流泛滥后重新测量土地,这种实际需要导致了几何的产生‘亚里士多德认为,由于埃及人存在着一个像神职人员一样的有闲阶级,才激励了几何学的探索研究。这两种是相反的观点,一方面可以认为几何起源于实际需要,一方面认为它起源于闲暇的宗教仪式。也有可能两者兼有吧!但我们能明确一点,不管是希罗多德还是亚里士多德,他们都低估了几何学产生的年代。对于几何学中的测量早在石器时代就已经有了,但也许正是“闲暇和宗教”与“实际需要”促使了几何学的系统发展。
另外一个不容忽视的起源是——人类的好奇。也许看见太阳月亮那么圆,就想研究圆这种图形等,这种来自几何图形上所独有的美感,刺激了早期的人类,学夫子一直相信,好奇心是人类前进的主要动力。
不过我们只能猜测,不能说太多,否则就错将推测当历史。我们权且抛开这一段模糊的历史。让我们把目光转到数学史中更有把握的时期。咱首先得从埃及数学文明说起。