数的演化:真的、假的、虚的数

作者: Timothy Gowers著,齐民友译

来源: 赛先生

发布日期: 2016-12-04

本文详细介绍了数的演化过程,从计数到十进制,再到实数和虚数的发展,以及数学家如何通过不断扩展和深化数学概念来适应新的需求和挑战。文章还讨论了不同历史时期的数学家如何影响数的定义和分类,以及现代数学中数的概念的广泛性和多样性。

人们需要的是数。数的演化从计数到十进制,再到实数和虚数的出现,展示了数学概念的逐步扩展和深化。阿尔·花拉子米的代数著作标志着数学从希腊精确性向实用传统的转变,他不仅讨论了二次方程,还开始将无理的平方根视为数的实体。中世纪的伊斯兰数学家受到希腊和实用传统的影响,如奥马尔·哈亚姆在代数著作中结合了定理和数值解的愿望。

斯特凡推广了十进制系统,使之包括小数,并解释了如何简化涉及分数的计算。他的工作对数的发明产生了深远影响,推动了正实数概念的发展。随着方程式理论的发展,负数和复数逐渐被接受和使用。庞贝里在1572年出版的《代数学》中,展示了复数在解决三次方程中的实用性。

19世纪,数论和方程式理论的发展促使对数的分类进行更仔细的考察。高斯和库默尔考虑了类似于整数的复数集合,伽罗瓦则对方程式的可解性进行了分析。兰伯特证明了e和π是无理数,并猜测它们是超越数。康托尔的发现强调了数的系统深不可测的特性。

哈密顿在1943年发现了四元数,这是一个四维系统,其乘法不可交换。这引发了关于什么是数系的广泛讨论。20世纪初,亨泽尔引进了p进数,斯坦尼兹创造了域的一般理论。艾米·诺特的抽象代数理论将数完全抛在后面,集中于带有运算的集合的抽象结构。

今天,数的概念已经变得非常广泛,包括整数、分数、实数、复数、p进数等。四元数和更奇怪的系统如凯莱的“八元数”也被用于坐标化。决定什么算是数,取决于它是否能用于把手头的问题坐标化。如果这样的数系还不存在,人们就会去发明它。

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