我们的生活真的需要负数吗?
来源:科普中国 日期:2016-04-14
如果有人问你:“负数在生活中有毛用啊?我们的身高、年龄、桌子的大小、教室的面积……嘛嘛都用不着负数啊?”听着咋这么有道理呢?可是你想想,没有负数的话,北方的三九天,那冻死老狗的温度怎么表示?著名的吐鲁番盆地,人家的海拔也总得有个读数不是?你家的住宅楼如果有地下车库,别管它是在地下二层还是三层,在电梯的按键表上,不都得给人家一个对应的数字?
吐鲁番盆地是中国最低的内陆盆地,最低处的海拔为-161米
我们接受了小学和中学的数学教育后,对这些当然门儿清,也接受了负数的合法身份。可要是回溯一下西方数学史,负数一定会哭丧着脸给你说,哎,说起来都是泪啊。因为它的地位还是蛮惨的,它长期跟分数、无理数一样,不被人们接受,理由很简单:找不到负数在现实世界中的原型呀。当时,很多人称负数为荒谬,就连英国著名的数学家摩根,都曾在《论数学的研究和困难》举例:“儿子29岁,他的父亲56岁,什么时候父亲的岁数是儿子的2倍呢?”列出方程得到的答案竟是-2年,这不是荒谬之极的事情吗?
然而,真的找不到负数在生活中代表的意义吗?非也,比如上面问题的答案并不荒谬,-2年就意味着两年前。当然,如今我们可以很轻松地解答,是因为站在前人的肩膀上,对负数有了很深刻的了解。负数是什么时候走进大家的视野的呢?可以很骄傲地告诉你,我国是最早定义和应用负数的国家。早在公元前1世纪左右,我国就有人认识了负数。那时候,人们利用一些小竹棍摆出数字进行运算,三国时期的学者刘徽首先给出了正负数的概念:“今两算得失相反,要令正负以名之。”意思是说,在计算过程中遇到具有相反意义的量,要用正数和负数来区分它们。
数学家刘徽
我国的第一部书学专著《九章算术》里,在方程那一章中以方程术为背景介绍了正负术,给出了实际意义:当方程的系数或是常数项里面出现负数时,记“收入钱(卖)”作为正,与之对应的“付出钱(买)”则为负,而当把“余钱”作为正,“不足钱”自然就是负。并总结出“进、买、收、盈、余、强等为正,出、卖、付、不足、弱等为负”。古人不仅聪明地解释了负数的现实意义,还给出了正负数加减法的运算法则,即《九章算术》中提及的"正负术"——"同名相除,异名相益,正无入正之,负无入负之;其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之。"一堆负负正正,嘛意思呢?翻译过来就是:“同号两数相减,等于其绝对值相减;异号两数相减,等于其绝对值相加;零减去正数得到负数,而零减去负数为正数,异号两数相加,等于其绝对值相减;同号两数相加,等于其绝对值相加;零加正数得正数,零加负数得负数。”虽然精确来讲,这样的叙述并不够严谨,但已把同时期的西方负数理论远远地甩在了后面,直到公元17世纪以前,这还是关于正负数加减运算最完整的叙述。生活中真的需要负数吗?相信读完文章你应该不会再纠结这个问题了。谁敢再拿这个问题来烦你,你就对他大喊:当然当然当然!重要的事儿要说三遍。