这些意义实际是在数学语用的演化中逐渐取得的,并非任何人能够一次性发明或者赋予的。
似乎也是由于零概念的复杂性,在数论中,〇的概念是难以定义的。甚至〇是不是数字以至自然数也是存在争议的。
而〇作为一个数码空位处的数学符号,在中国数学中意义明确地出现,是在唐代的《开元占经》的九执历中。引入这个概念的是一位来自印度河地区的西域僧人瞿昙悉达。九执历以“、”点的符号表示〇的数位(前述意义之二)。
在此之后,宋代蔡沈《律率新书》中用方格表示数位空缺。
金朝《大明历》中出现“四百〇三”,“三百〇九”等数字。
南宋秦九韶的《数学九章》中也出现〇的符号。
但是,这个时期的数字〇虽已应用,但是零的数学意义仍然是不完全的。
3
对于习惯于自然数系统的人来说,零的概念似乎是自然和当然的,含义似乎是自明的。不使用〇为起点计数似乎是不可想象的。
但是实际上,虽然〇是一个极重要的数学概念,但是可能没有任何数字比它具有的涵义更复杂深奥而富有哲理。
(我个人私见认为,〇并非数字,而仅仅是一个逻辑的概念。)
概言之,在数学中,数字〇的涵义大约如下:
在数学中,〇单独出现时,代表没有具体数字。
〇放在数字和小数点之前,则表示小数和整数的分界限。
在记数表示中,〇表示空位。
整数后面添上一个〇,则数字代表运算结果为原数的10倍。
〇在数轴中,分别表示数的阴阳界:正数和负数。
〇也是数轴上一个作为起点的标志数,例如温度有0摄氏度、海拔有0米、记账有0元,都以0为起点。但并不是所有的计数系统都必须以〇为起点,例如公元纪年以1为起点。
2进制以1为起点,10为终点。并且,在2进制系统中,0的出现不代表数字意义,而仅仅是占位,位级的符号。
最重要的一点,〇的数字意义并不是“无”,不是没有数量,而只是具体数量的空缺。即当0作为0存在的时候,抽象意义的数量之幽灵仍然存在。
在绝对空无中,是不存在任何数、任何计数的。
〇在很多时候都是代表着一种数量的分界。就像摄氏零度不代表没有气温,而是代表零上的温度和零下温度的界限。即使达到绝对零度也不是没有气温,作为零下273.16度所谓绝对零度,只是代表目前所知物理元素的一个最低凝结点而已。
4
有人认为零概念起源于空位观念〇。其实此论不对,空位〇,并不是真正意义的数字零的概念。
空位观念起源于进位法和位值制,可能起源于中国的筹算。
如下这个数字为例,自右而左,以数位表示数量的位级:
万千百十个
1
空位括弧,表示虽然没有数字,但仍然存在数的位级。这种占空位的数级观念,只是0这个数字的复杂涵义中的一种,远不是零概念的全部。换句话说,祘筹空筹码的空位,并不能完整表示〇的概念。
以上为祘筹的实数,后来有以空筹码占位表示进位。
例如数字600,可以表示为祘筹的:〦
虽然空位表示无数有位,可以表达表示数字零的一种意思,但是这空位无,并不是数字零的真正符号,更不能代表零的明确概念。
5
古代的数学书《九章算术》说:
“正负术曰:同名相除,异名相益,正无入负之,负无入正之。其异名相除,同名相益,正无入正之,负无入负之。”
以上文字里的“无入”,被有的数史家解释是“无”即〇的概念。这是错误的。事实上,在古本《九章算术》中,无入原词是无人。被后来的注释家解释为“无入”。这个概念的本来涵义是模糊的,汉代数学家刘徽给与了解释,以现代语言表述即:
如果定义:这里的“名”就是“正负号”,“除”就是“相减”,“相益”就是“相加”、“相益”、“相除”就是两数的绝对值“相加”、“相减”,“无入”就是减数等于或者大于被减数。
用现在的话说就是:
“正负数加减的法则是:
同符号两数相减,等于其绝对值相减。异号两数相减,等于其绝对值相加。
减数大于被减数(包括被减数为〇),即得负数。此即“正无入(或无人)则负之”。
加法法则是:
异号两数相加,等于其绝对值相减。同号两数相加,等于其绝对值相加。
正数(包括〇)加正数,等于正数——正无入,正之
负数(包括〇)加负数,等于负数。即负无入,负之。
所以,无入的意思是正负数无对,或无可对消。
九章所说的“无入”,是考虑了正负数与0相加减的两种情况,但是并没有以无的概念来表述〇。
以字母表述无入,即:a≥0以及a≤0的两种情况。
【结论】
总之,我认为无论早期筹算或者《九章算术》都并没有使用符号来表示零。
筹算数码中的空位是〇的意义之一,但非全部。《九章算术》中的余入(或者余人)概念更非确定代表数字〇。
零的复杂多种数学涵义及语用意义,是晚近在近代数学的语用关系中演化而形成的。在中国数学的数字系统中,数字〇出现和应用可能始于唐宋,而取得更复杂的〇概念的语义,则更为晚近。
【附记:对于数学及数学史我只粗知而已,未做过精细研究。此仅略陈平日研思之拙见,或可聊备一说而已。】
(2019-11-09)返回搜狐,查看更多
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