零的突破瑪雅人的數(shù)學(xué)發(fā)明之謎
來源:網(wǎng)絡(luò) 2009-07-08 21:20:57
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瑪雅人有一個獨特的數(shù)學(xué)體系,在這個體系中最先進的便是“0”這個符號的使用。
瑪雅數(shù)字中的“0”不僅在世界各古代文明中的數(shù)字寫法中別具一格,而且從時間上看,它的發(fā)明與使用比亞非古文明中最先使用“0”這個符號的印度數(shù)字還要早一些,比歐洲人大約早了800年,因而使向來以學(xué)識之先進而自豪的西方人大為震驚。有了零這個概念的引進,人們不再只停留于計算多少,還開始計算有無。數(shù)字維也不再是單向的無限制累加,而是一個可以將不同進位抽象出來,統(tǒng)一于零的形式存在?梢圆豢鋸埖恼f,零為人類把玩數(shù)字,操作數(shù)量,打開了一個嶄新的天地。
由于用了“0”這個符號,瑪雅的20 進位制的數(shù)字寫 法就很合乎科學(xué)要求了,斞湃擞脙煞N方法書寫數(shù)字,一種是用20個頭像來表示0 到19;另一種是用橫條加圓點的辦法,一個圓點代表#,一個橫條代表25貝殼形象符號表示" 等。這些數(shù)字可以橫寫,也可以豎寫。
把" 放在# 之前,是瑪雅數(shù)學(xué)的獨創(chuàng),它不僅使進位寫法更為方便,更為科學(xué),而且對于長紀(jì)年歷的五級計算也非常有利。因此,瑪雅的數(shù)字寫法也是分級進位的,通常寫的是!" 進位制的& 個級,即以# 為起點的第一級,以 !" 為單元的第二級,以&"" 為單元的第三級和以’""" 為單元的第四級。第一級的寫法和現(xiàn)在用的#" 進位制無大區(qū)別,但第二級以上各級就大不相同了。第二級一個“·”即 # 個!",數(shù)目是!",兩點“··”就變成!(!", 數(shù)目就是 &", 它的#$ 就是#$(!")*’"。同樣地, 在第三級中# 是 &"",! 就是#+""",如此類推。這種按級計算的數(shù)字,寫時必須將各級都分清楚,然后合起來算出總數(shù)。級數(shù)通常是由下往上寫,該級無數(shù)就寫成"。這種進位制的計算方式也適宜于其他的進位制,甚至各級中若用別的進位也不礙于運算。
瑪雅人在數(shù)學(xué)方面的造詣之高深,使他們能在許多科學(xué)和技術(shù)活動中解決各種難題。但非?上,有關(guān)瑪雅數(shù)學(xué)的圖書或文獻一本也沒有流傳下來。這些失落了的數(shù)學(xué)與科學(xué)文獻,是失落了的瑪雅文明最為幽深的一角。好在我們可以通過考古學(xué)上的發(fā)現(xiàn)一窺瑪雅人非凡的數(shù)學(xué)成就。借助數(shù)學(xué)上的深刻認(rèn)識,瑪雅人在沒有分?jǐn)?shù)概念的情況下,精確地計算出太陽歷一年的時間。其精確度比我們現(xiàn)在所通用的格雷戈里歷法還要精確。他們通過對金星軌道的觀察和計算,計算出金星公轉(zhuǎn)周期為五百八十三點九二日。按照他們的辦法推算,一千年僅有一天的誤差。古代社會中,天文、歷法、農(nóng)事,三者總是密不可分 的。而它們的基礎(chǔ)又都在計算,斞湃嗽跀(shù)學(xué)上的早慧,使他們在天文知識、歷法系統(tǒng)、農(nóng)事安排上都表現(xiàn)出一種復(fù)雜高妙而又井然有序的從容自信。多種歷法并用,每個日子都有四種命名數(shù)字,卻絲毫不亂。沒有任何特殊儀器,僅靠觀星資料,每年準(zhǔn)確定出分、至日,以及各種重要會合日的出現(xiàn)。充分掌握天氣變化規(guī)律,準(zhǔn)確計算出雨季、旱季的始終,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供最重要的保障。
瑪雅數(shù)學(xué)的成就當(dāng)然還表現(xiàn)在他們超群的建筑成就上。眾多巨型建筑和建筑群落的定位、設(shè)計,牽涉到太多的數(shù)學(xué)問題。
在古代瑪雅社會,掌握數(shù)學(xué)的是祭司。他們存在的首要職責(zé)就是當(dāng)好人與神之間的橋梁。他們要告訴人們哪一天羽蛇神降臨,給大地帶來雨季;哪一天可以開始燒林,可以得到風(fēng)神保佑的許諾;哪一天戰(zhàn)神來臨,將帶來戰(zhàn)事,甚至死亡。他們是瑪雅世界的權(quán)威人士。他們說哪位神動怒了需要人祭,國人就只好照辦。據(jù)說,瑪雅祭司在西班牙入侵者到來之前就曾預(yù)見到這一事件,并且從神諭中得 知,這些遠道而來的人將成為瑪雅人的新王?傊,瑪雅人心目中的祭司是神游古今、通曉天地之理的人物。凡事都要求教于他們。
那么,作為祭司本身,他們的首要任務(wù)就是要盡可能使自己當(dāng)?shù)闷疬@種重任,斞诺奶煳膶W(xué)知識完全建立在祭司們?nèi)諒?fù)一日、年復(fù)一年的不間斷觀察之上,他們的數(shù)字記錄系統(tǒng)很好地反映了這種紀(jì)年傳統(tǒng),斞湃藢⒁荒陝澐殖墒藗月,每月二十天,每年有五個祭日,總和為三百六十五天。有意思的是,他們的數(shù)字進位也是分別采用二十進位和十八進位。這就很可能是起始于逐日記錄天象觀察的實用性需要。也正是這種實用性需要,推進了瑪雅數(shù)學(xué)的發(fā)展,更進一步促進了歷法、農(nóng)事的發(fā)達。數(shù)系中“0”這個符號的發(fā)明和應(yīng)用,無疑具有重要意義。前人栽樹,后人乘涼,現(xiàn)代人均接受了瑪雅人的獨特創(chuàng)造,并稱瑪雅的數(shù)系為“人類最偉大的成就之一”。
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