1.你能数到多大?
有这样一个故事,两个匈牙利贵族决定要玩儿一个数字游戏谁说的数字最大谁赢。
其中一人说:来吧,你先说个数吧。
经过几分钟的苦思冥想后,另一个贵族终于说了一个他能想到的最大的数:
三。
现在轮到第一个人思考了,他搜肠刮肚有一刻钟,但最后还是放弃了。
他同意道:你赢啦!
当然,这两个匈牙利贵族表现出的智商并不高a,而这个故事也可能只是对他们的恶意中伤,但如果这两个人不是匈牙利人,而是霍屯督人b,那这样的对话就可能真的存在过。根据一些非洲探险家的说法,我们确实发现在许多霍屯督部落的语言中,没有比三更大的数字。如果你去问部落里的某个土著有几个儿子,或是他杀过几个敌人,那么要是数字大于三,他就会回答很多个。因此,在数数方面,再勇猛的霍屯督战士也比不过美国幼儿园的小孩儿,他们都能数到十呢。
现如今我们已经习惯性地认为,我们想写出多大的数就可以写出多大的数,无论是以美分计算战争开支,还是用英寸表示恒星之间的距离,只需要在某个数后面添上一堆零就可以了。你可以一直添零,直到手指发酸。不知不觉中,这个数就比宇宙c中所有原子数目总和还要大了,顺便一提,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个原子。
或者你可以将它简写为:3。这里10右上角的数字74表示3后面必须写出74个零,或是3乘以10的74次方。但是在古代,人们并不知道这种算术简写法。实际上,这种方法是在距今不到两千年前由一个不知名的印度数学家发明的。在这个伟大发明这确实是个伟大的发明,尽管我们通常没有意识到这点出现之前,数字中的每位有专门的符号来表示,该位上的数字是几,这个符号就重复写几次。例如,古埃及人是这样写8732的:
而在恺撒(Caesar)的皇宫里,他的办事员会将其写成这种形式:
后面这种符号你肯定很熟悉,因为罗马数字仍能不时地派上用场用来表示书的卷数或章节,或是在一块浮华的纪念碑上记载历史事件发生的日期。然而,因为古代对于计数的需求不会上万,所以不存在表示千位以上的符号。而假如要求一个古罗马人写出一百万,不管其在算术方面造诣有多深,他都会尴尬得不知所措。但为了达到要求,最好的方法也只能是连续写下一千个M,这可够他好几个小时忙碌了(见图1)。对于古人来说,那些像天上星星的个数,海里游鱼的条数,沙滩上沙粒的粒数等都数不胜数,就像对于霍屯督人来说5也数不胜数,因而只能说成许多了。
公元前3世纪的著名科学家阿基米德(Archimedes),曾开动脑筋想出了写出特别大的数字的办法。在他的论著《数沙者》(ThePsammites又称SandReckoner)中,阿基米德写道:
有人认为沙子的数目是无穷无尽的,而我所说的沙子,可不仅仅指在叙拉古a和西西里岛(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还是在无人
区。还有些人认为,这个数目并不是无穷大的,但同时也觉得没办法将比地球上沙子的数目还大的数表达出来。很显然,那些持有这种观点的人,如果让他们想象一个和地球一般大小的沙堆,并将其所有的海洋和洞穴都填满沙子,填到和最高的山峰齐平,他们会更加肯定地说,比这些沙子数目还大的数是不可能被表达出来的。但我想说的是,我不仅可以表达出堆得如地球般大小的沙子的数目,甚至还可以表达出填满宇宙那么多沙子的数目。
阿基米德表达大数的方法和现代科学中表达大数的方法非常相似,他从当时希腊算数中所存在的最大的数万(myriad)开始,接着他引入一个新的数字万万(octade),称其为亿,也叫第二级单位,然后是亿亿(千万亿)作为第三级单位,亿亿亿作为第四级单位,等等。写大数似乎是件无关紧要的事情,没必要花几页篇幅来介绍,但在阿基米德的时代,找到写大数的方法,的确是个伟大的发现,也是数学向前迈出的重要一步。