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零的历史-第23部分

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    如果ab=0,那么a=0,b=0或者a,b都等于0。    
    但是你马上会指出,在他熟练变换之后,仍然没有因式的积的形式,而是一个有变量与系数的项的积的形式,还有一个常数——这个条件怎么应用呢?即使可以利用,有什么意义呢?    
    永远不要低估一个术士。如果你看到他把 的方程式变换到x2+10x…39=0的形式,就会领会纳皮尔的思想。我们可以把左边写成怎样的积的形式呢?如果有一点聪明的话,我们就会知道x2+10x…39=0等同于(x-3)(x+13)=0。但若(x-3)(x+13)=0。那分两个因素之一一定是零:所以或者是x-3=0或x+13=0。你马上就可以得出x=3或x=…13。    
    这个方法适用于一切,当我们所求的x是一个实数。在每种情况下,一旦你发现因数相乘后得到“等于‘无’”。可以把每个因式依次置为0,从而读出满足方程的x的结果值。这就是为什么我们的大桥可以竖立至今,我们的火箭能够降落在设置的地方。    
    这给我们带来了巧妙的方法,从这种途径考虑使用零:运用物理守恒的原理,经过一系列变化,结果不便。纳皮尔怎么想出这样一个我们现在不屑一顾地想当然的方法呢?“我的祖先生活在荒诞和真理的分界上。”纳皮尔阁下在1857年说。或许想象力需要这样的昏暗背景,这样的试探性的突破才会欣欣向荣。    
    但是纳皮尔的理论仍有严重的问题“一旦你找到了因式”——是的,但是怎样找到他们?各个项的移动遵循怎样的原则呢?就像要求把一个太极高手的一招一式用电脑打印出来一样。有些关键的规则是有所帮助的,互换的技巧。但是试图对一个代数式分解因式,会认识到数学是一种冒险,    
    如果你想要更加接近地审视这些介于工艺与艺术之间的技巧,当你发现狡猾的零一次又一次扮演另外的伪装角色将不会觉得吃惊。透过一个椭圆的窗子展望,远处越来越狭窄,新的发现越来越稀少。在最令人注目的位置,是一个任何一个初学代数者都熟悉的问题:解答    
    x2-1=0     
    如果你放两个圆括号,把项x放在前面:    
    (x )(x )=0    
    在每一个后面放一个1,看上去很合情合理。但是    
    (x+1)(x+1)=0    
    得到x2+2x+1=0,多出了2x和有着错误符号的1。再试试(x-1)(x-1)=0,得到x2-2x+1=0,只是错误的不同。很显然,既然唯一可以放在每个括号内的整数是1,你需要可以抵消掉中间项,解决方法就是有一个因式内有+1,另一个因式内有-1,可以得到:    
    (x-1)(x+1)=x2-x+x-1=0,    
    -x+x=0,得到了想要的分解后的因式。    
    注意到这里的零,乔装为-x+x,为了完成使命很快的出现,然后又消失了,它甚至不出现在可以使这个技巧高贵起来的名字里面。“两个平方的差”(在这个例子中, 两个平方是x2和1;1于12相同)。两个平方的差,r2-s2=0。现在可以轻松的分解因式为(r-s)(r+s)=0。这种魔力一半的功劳要归于我们熟悉的形式。    
    现在不管你什么时候看到类似于x2-64=0的式子,都可以分解为(x-8)(x+8)=0。甚至x4-64=0也适于这种形式,你可以把x4看作(x2)2,所以x4-64=0分解因式为(x2-8)(x2+8)=0    
    但是,如果很偶然地你想对象x4+64=0这样的代数式分解因式,得到什么呢?再拿出0,现在它的作用更令人咋舌,更加背离常规。由于x4+64=0看上去很难处理。试着仍然写出有x2的因式的框架(x2)(x2)=0,但是接下来怎么办呢?你必须在空白处填上8才会得到64,但是没有多项式能够满足:    
    (x2+8)(x2+8)=x4+16x2+64    
    (x2-8)(x2-8)=x4-16x2+64    
    (x2+8)(x2-8)=x4-64    
    我们的头撞上的是两个平方的和而不是两个平方的差:(x2)2+(82)2    
    回想一下我们对x2-1=0分解因式的过程,可以得到帮助。照我们先前的做法来做,我们以-x+x的形式在x2和-1之间插入了0:即    
    x2-x+x-1=0    
    分解为(x-1)(x+1)=0。同样的,我们需要在x4和+64之间插入0,现在特别之处是要加和减一个完全平方,希望这样可以得到两个平方的差,这样就可以分解因式了。这种技巧是它的无名发现者仅存的成果。但是使用哪个式子呢?另外的一个无名氏碰巧找到了幸运的多项式:16x2-16x2。如果把它插入x4+64=0,可以得到:    
    x4+16x2-16x2+64=0    
    这看上去不是特别有用,除非凭经验重新排列多项式:    
    (x4+16x2+64)-16x2=0    
    一分钟之前我们刚遇到过前面的式子,就是(x2+8)(x2+8),即完全平方式(x2+8)2,而且    
    16x2=(4x)2    
    x2+8是r,4x是s,即r2-s2 ,因此因式分解为(r+s)(r-s),    
    (x2+8)2 -(4x)2 =0    
    分解因式为     
    (x2+8+4x)(x2+8-4x)=0     
    这就是为什么0允许我们分解因式    
    x4+64=0    
    从我们的椭圆向窗口看下去,0消失了,轻轻的敲打出更难解决的表达式    
    x4+x2+1=0?    
    插入这样0的形式x2…x2;重新这样排列:    
    x4+2x2+1…x2=0    
    也就是:    
    (x2+1)2…x2=0    
    分解因式为:    
    (x2+1+x)(x2+1…x)=0    
    那么x5+x+1=0如何分解因式呢?这儿添加的0的形式有一点庞大:    
    (x4+x3+x2)-(x4+x3+x2)    
    最终你将算出分解因式后的结果是:    
    (x2+x+1)(x3…x2+1)=0    
    现在我们看到,0,是分解因式中的精心的舞蹈策划家,它在微积分中学中大显身手,进入最难理解的数学分支:数论。在这里,它帮助我们设计难以破解的密码。呈现出各种各样的伪装,它本身被想象力伪装。它也已经帮助我们理解了想象的本质,这是真的吗?威廉·布莱克说:“当你说想象根本无法在这个世界上找到时,你是明显无疑的在犯错误”也许,当他这么说的时候,他是对的。对我来说,这个世界是一个连续的充满想象或者幻想的世界。


第三部分 费尽周折第26节 令人愉快的天使(4)

    不要在身后留下破坏    
    设想和事实的区别是:设想或许是你所期望的,而事实是世界所期望的。那么在数学上,什么情况下我们的假设与这个世界是相吻合的呢?思想的是不是犹如膜通过内外表面的交换而进行流通呢?是不是不知为什么,却盖上了同意的签章,以我们的经验,让数学比其他任何事情都肯定吗?我们做出的结论,既不是因为忠诚也不是因为权威,而是由审稿书的最后几行得出的。有时它们像肖邦华尔兹那样欺骗性的简单,有时又像贝多芬四重奏那样雄伟,然而这些都是音乐而不是数学。    
    约翰逊(Johnson)博士曾经说过,计算的好处在于它让在心中长期不定的事变得肯定。计算法则所依赖的基础是什么呢?现在分析一个方程式,复杂的问题最后归结为:如果ab=0,那么a一定为0,或b一定为0。这个事实来源于何处呢?让我们继续下去,不是顺着时间,而是随着已经作出的广泛探索,一定会有惊人的发现。    
    我们试图证明如果a不为0,而ab为0,那么b一定为0。让我们来看一下跷跷板的简图,有关方程式的所有恐惧心理均会被驱散掉:假设ab=0意为跷跷板平衡得很好,ab在一端,0在另一端。    
    为了保持跷跷板的平衡,无论你在一端做了什么,另一端也需要得到相应的处理。设定a不为0,即要证明b为0。既然a不为0,我们就可以对其进行分割——即一直向前走,把两边都分为a份,我们知道a/a即为1,因此左边即为1·b,也就是b。最后一步是另人满意的,0/a是(1/a)·0的速写。既然我们假定a不为0,则1/a为某个数,但是任何数与0相乘后均为0。平衡的跷跷板告诉我们b=0,而这也正是我们所希望的。    
    没有不懈的追求根本就称不上是对真理的追求。我说 因为任何数与0相乘皆为0。为什么我们把它认为是一道法令,难道就不能问一下为什么这是真的吗?顺着楼梯往下走,我们要从根本上说服自己,对任意数n(或者是a,或者是k,或者是任何一个匿名起诉人的化名,我们只是想在说到任意一个数时直接联系到其他数),n·0=0。我们知道两个相当深的真理。第一个是,任何数减去自己后就没有了:k…k=0,k为任意数。另一个真理是关于乘法和加法的:两个数的和与另一个数相乘,将两个数分别与第三个数相乘所得结果再相加,这两种算法的最后结果是一样的。即d·(e+f)=d·e+d·f,这就是分配律,很奇怪既然是基本原理,却很难记住和应用,孩子们总是将5·(7+13)做错,因为这个答案应该是5·20=100,这与5·7+5·13是一样的,而他们老是在一个数上忘记乘以5。    
    但是我们不会忘记。我们将这两个真理摩擦后即会迸发出火花,即n·0=0。既然0和k…k是一样的,我们就可以将n·0改写成n·(k…k)。现在应用分配律:n·0=n·(k…k)=nk…nk,nk仅为某一个数,于是nk…nk即为一个数减去自身,即为0:n·0=n·(k…k)=nk…nk=0穿过等式的桥梁,一边为n·0,另一边为0。    
    我们最终肯定是0吗?你认为在乘法中,0是个无效因子吗?对人类特性的考察始于法国革命的整肃,纯洁的人总是发现有人更纯洁。难道我们就不需要更基础的原理来支持以上的两个规定吗?如果我们做了,难道就不需要前提,顺着没有尽头的螺旋物到达火苗没有熄灭的地方?对于一个比从罗伯斯比尔(Robespierre)和革命群众那里得到的更加深刻的事实,推理所要求的确定性是达不到的,这是由推理思想本身的特性造成的。为了结束无限的回归,我们不得不在某一点上说:“我们掌握的这些定理是不言自明的”。    
    这些就是分配律,以及对于任意数来说k…k=0。如果你愿意(用希腊语意为认为值得),称这些最后的归结点为公理;或者仅仅因为出于论据考虑,接受罗马法庭的气氛,称之为基本原理;或者赋予它们额外的推理地位,就像直观的或赘述的定理;或者称它们是我们正好碰上的一场游戏的专断规则,或者是相关定理;或者从一开始就折射出了我们特殊的大脑工作的可能性:所有这些都承认我们没有其他的法庭去上诉,对我们自己而言,这些定理是显而易见的。    
    在我们所见到的建筑物的背后,我们是背景的转换者和操纵者:在世界从何来又向何处去的问题上,是不见其人的伴侣。这种抽象是伟大的典型不可避免的结果,永
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