花拉子密,阿拉伯的名人,身兼数学家、天文学家、地理学家三家之长。虽然他的名字拼法不一,但都是繁琐至极,从英国牛津大学伯得勒亚图书馆收藏的1342年《代数学》(即后文要提到的《复原和化简的科学》)的阿拉伯文抄本来看,他的全名汉译后为穆罕默德·依本·穆萨·阿尔——花拉子密。

一般认为,他出生在780年,生于波斯北部城市花拉子姆(如今苏联乌兹别克共和国的希瓦城附近),卒于850年。

 

 

说起花拉子密,大家首先想到的是那个著名的遗嘱。原来,当这个阿拉伯数学家离世之时,他的妻子尚未生产,这是他们的第一个孩子,想到无法陪伴其长大,花拉子密心里充满了对妻儿的愧疚,只能通过遗产来弥补:“如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承三分之二的遗产,我的妻子将得三分之一;如果生的是女的,我的妻子将继承三分之二 的遗产,我的女儿将得三分之一。”

简单明了的遗嘱,想来这位数学家也挣脱不了重男轻女思想的束缚。谁知,上天也出了个难题,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,那么,如何分配才好呢?

 

 

在现如今完善的代数理论体系下,这道题解决起来也不难,虽然多出了一位财产分享者,但是分享比例是固定的。什么意思呢?按遗嘱的说法,儿子分到的遗产是妻子的2倍,妻子得到的遗产是女儿的2倍,因此儿子、妻子、女儿的比为4:2:1,总共7份,答案揭晓:儿子得4/7,妻子得2/7,女儿得1/7。

看到这份遗嘱,人们大致也能猜出来这是位挚爱数学的人,尤其是代数学。其实花拉子密涉猎广泛,研究内容包括数学、天文学、历史学以及地理学等等,读的多了,研究的多了,自然是有些感悟,因此撰写了很多著作,《复原和化简的科学》就是其中一部。

《复原和化简的科学》又称为《代数学》,大约写于公元820年,流传的版本很多,其中最被认可的有两种:一种是阿拉伯文手稿,存于牛津大学图书馆,抄录于1342年,1831年由F·罗森译成英文;另一种是L·Ch·卡平斯基根据拉丁文译本《代数学》编译的。为什么叫“复原和化简的科学”这么奇怪的名字?原来其阿拉伯书名为‘ilm al-jabr wa’l muqabalah,al-jabr 意思是“复原”或是“还原”,muqabalah 意思是“化简”或是“对消”,直译过来就是前文所提到的书名。何谓“复原”?就是把负项移到方程的另一端,就是如今我们所说的移项;以此类推,“化简”就是方程两端消去、合并同类项。

我们都知道,代数就是研究用移项和消去这类方法来解方程的学科。代数学源远流长,不是突然冒出来的概念,而是一个过程,从简单的加减算术过渡而来的。古埃及时期的纸草书上就有一元一次方程的问题记录,古巴比伦也有关于二次方程解法的记载。

在花拉子密之前,不少数学家相继研究过方程问题,古希腊数学家丢番图、印度数学家婆罗摩笈多等算是其中的翘楚。在其传世之作《算术》中,丢番图使用字母表示未知数,通过相应的运算法则,解决了部分二次方程、某些特殊的三次方程以及不少不定方程的问题。婆罗摩笈多的研究则更近了一步,他给出了二次方程的一个求根公式。站在前人的肩膀上,花拉子密给出了二次方程的一般解法,这些在《复原和化简的科学》一书中都有所涉及。该书标志着代数学的诞生。

 

 

《复原和化简的科学》全书共三部分,第一部分较为完整地讨论了一次、二次方程的一半原理以及解法,提出了移项和合并同类项这两个名词。这些就是现代意义下初等代数的内容。花拉子密给未知量起了个形象的名字——根,那么,解方程就变成了“求根”的过程。他不仅提出了“二次方程有两个根”的事实,还点出“可能存在无理根”。

理论需要实践来践行,因此,《还原与化简的科学》的第二部分侧重于实用测量计算,第三部分就是用代数方法处理阿拉伯人的遗产问题(看来,遗产对于阿拉伯人来说是常有的纠纷),比如分羊问题。

 

 

和丢番图的《算术》相比,花拉子密的《复原和化简的科学》在数学符号的运用和选题的深度广度上稍微显得逊色:书中完全不是用字母符号,甚至很多地方全篇是文字叙述,如果说以字母表示代数是代数学特征的话,这部著作都很难称作一部代数方面的著作。那么,为什么这部瑕疵分明的论著被认为是代数学的鼻祖呢?

贴近生活!在书的序言中,花拉子密点明了写这本书的原因,文字间充满了对哈里发马蒙的赞誉,声称正是马蒙对学者的友善、保护、支持激励他,让他产生了创作一部有关还原和对消的短篇著论,内容仅限于算术中最简单最有用的部分,人们在日常事务的处理中经常会用到,例如财产继承、遗产分配、诉讼、贸易或者丈量土地、挖掘沟渠、几何计算以及各种其他的项目。不仅如此,他所阐述的问题具有一般性,可以普遍使用他提出的“还原”与“对消”的方法,一成套的体系让解方程的概念逐渐明朗起来,这是前人的著作中所没有的。

 

 

除去这些,《还原与化简的科学》中还引入了阿拉伯数字——这些包括零在内的数字,虽然并不复杂,却使得数学运算发生了革命性的变化:不仅方便使用,还能用来进行长除运算。科学家喜欢这套数字,孩子也喜欢。这套体系对于科学的发展并没有很直接的推动作用,却减少了人们用于简单计算的时间,提升了运算效率,给了人们更多的时间思考。后来,他的著作被翻译为拉丁文的时候,这套数字也被传播到了欧洲,虽然中间引起了误会,明明是印度的发明,却被世人称作“阿拉伯数字”。

 

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花拉子密 复原和化简的科学

图文简介

花拉子密,阿拉伯的名人,身兼数学家、天文学家、地理学家三家之长。