1.你能數(shù)到多大?
有這樣一個故事,兩個匈牙利貴族決定要玩兒一個數(shù)字游戲誰說的數(shù)字最大誰贏。
其中一人說:來吧,你先說個數(shù)吧。
經(jīng)過幾分鐘的苦思冥想后,另一個貴族終于說了一個他能想到的最大的數(shù):
三。
現(xiàn)在輪到第一個人思考了,他搜腸刮肚有一刻鐘,但最后還是放棄了。
他同意道:你贏啦!
當(dāng)然,這兩個匈牙利貴族表現(xiàn)出的智商并不高a,而這個故事也可能只是對他們的惡意中傷,但如果這兩個人不是匈牙利人,而是霍屯督人b,那這樣的對話就可能真的存在過。根據(jù)一些非洲探險家的說法,我們確實發(fā)現(xiàn)在許多霍屯督部落的語言中,沒有比三更大的數(shù)字。如果你去問部落里的某個土著有幾個兒子,或是他殺過幾個敵人,那么要是數(shù)字大于三,他就會回答很多個。因此,在數(shù)數(shù)方面,再勇猛的霍屯督戰(zhàn)士也比不過美國幼兒園的小孩兒,他們都能數(shù)到十呢。
現(xiàn)如今我們已經(jīng)習(xí)慣性地認為,我們想寫出多大的數(shù)就可以寫出多大的數(shù),無論是以美分計算戰(zhàn)爭開支,還是用英寸表示恒星之間的距離,只需要在某個數(shù)后面添上一堆零就可以了。你可以一直添零,直到手指發(fā)酸。不知不覺中,這個數(shù)就比宇宙c中所有原子數(shù)目總和還要大了,順便一提,目前已知宇宙中一共有300,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000個原子。
或者你可以將它簡寫為:3。這里10右上角的數(shù)字74表示3后面必須寫出74個零,或是3乘以10的74次方。但是在古代,人們并不知道這種算術(shù)簡寫法。實際上,這種方法是在距今不到兩千年前由一個不知名的印度數(shù)學(xué)家發(fā)明的。在這個偉大發(fā)明這確實是個偉大的發(fā)明,盡管我們通常沒有意識到這點出現(xiàn)之前,數(shù)字中的每位有專門的符號來表示,該位上的數(shù)字是幾,這個符號就重復(fù)寫幾次。例如,古埃及人是這樣寫8732的:
而在愷撒(Caesar)的皇宮里,他的辦事員會將其寫成這種形式:
后面這種符號你肯定很熟悉,因為羅馬數(shù)字仍能不時地派上用場用來表示書的卷數(shù)或章節(jié),或是在一塊浮華的紀念碑上記載歷史事件發(fā)生的日期。然而,因為古代對于計數(shù)的需求不會上萬,所以不存在表示千位以上的符號。而假如要求一個古羅馬人寫出一百萬,不管其在算術(shù)方面造詣有多深,他都會尷尬得不知所措。但為了達到要求,最好的方法也只能是連續(xù)寫下一千個M,這可夠他好幾個小時忙碌了(見圖1)。對于古人來說,那些像天上星星的個數(shù),海里游魚的條數(shù),沙灘上沙粒的粒數(shù)等都數(shù)不勝數(shù),就像對于霍屯督人來說5也數(shù)不勝數(shù),因而只能說成許多了。
公元前3世紀的著名科學(xué)家阿基米德(Archimedes),曾開動腦筋想出了寫出特別大的數(shù)字的辦法。在他的論著《數(shù)沙者》(ThePsammites又稱SandReckoner)中,阿基米德寫道:
有人認為沙子的數(shù)目是無窮無盡的,而我所說的沙子,可不僅僅指在敘拉古a和西西里島(Sicily)其他地方的沙子,而是指地球上所有的沙子,不管是在有人居住的地方還是在無人
區(qū)。還有些人認為,這個數(shù)目并不是無窮大的,但同時也覺得沒辦法將比地球上沙子的數(shù)目還大的數(shù)表達出來。很顯然,那些持有這種觀點的人,如果讓他們想象一個和地球一般大小的沙堆,并將其所有的海洋和洞穴都填滿沙子,填到和最高的山峰齊平,他們會更加肯定地說,比這些沙子數(shù)目還大的數(shù)是不可能被表達出來的。但我想說的是,我不僅可以表達出堆得如地球般大小的沙子的數(shù)目,甚至還可以表達出填滿宇宙那么多沙子的數(shù)目。
阿基米德表達大數(shù)的方法和現(xiàn)代科學(xué)中表達大數(shù)的方法非常相似,他從當(dāng)時希臘算數(shù)中所存在的最大的數(shù)萬(myriad)開始,接著他引入一個新的數(shù)字萬萬(octade),稱其為億,也叫第二級單位,然后是億億(千萬億)作為第三級單位,億億億作為第四級單位,等等。寫大數(shù)似乎是件無關(guān)緊要的事情,沒必要花幾頁篇幅來介紹,但在阿基米德的時代,找到寫大數(shù)的方法,的確是個偉大的發(fā)現(xiàn),也是數(shù)學(xué)向前邁出的重要一步。