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.原載於科學月刊第二十四卷第七期
.作者當時就讀於台灣師大數學研究所
 

塔達里亞 vs. 卡丹諾
從社會地位探討一段數學懸案

蘇意雯

 
 

自然科學是人類共同的財富,它的誕生和發展凝聚著許多科學家的心血。在科學上的某一發現或發明,即使在相當不同的文化環境裡,也往往有許多科學家同時或先後為之奮鬥。正因為這樣,在自然科學史上,就會經常產生發明權或發現先後的爭議。於是,無可避免地形成了自然科學史上一系列懸而未決的疑案。

翻開十六世紀的數學思想發展過程,最令人津津樂道的一個懸案莫過於「三次方程解法之爭」。其中兩位主角塔達里亞(N. Fontana Tartaglia)和卡丹諾(Cardano)雖然早已蓋棺,但事實真相卻仍無法論定。在眾說紛紜之中,本文想藉由1450∼1600年間,義大利數學家的社會地位之探討,再度看看這個問題,也希望能提供讀者另一個思考面相。而在進入正文之前,首先讓我們來回顧一下整個事件發生的始末。


緣由

遠在巴比倫時代人們就已經知道用配方法解二次方程式,而對於三次方程式,除了一些孤立的情形外,仍不時地困擾著數學家,甚至在1494年,巴喬里(Pacioli)假定了一般三次方程式不可解。這個論斷既代表了當時一般人的認識,又刺激了人們對尋找三次方程求根公式的強烈興趣,以致使尋找三次方程的公式解法成了當時數學界十分風行的課題。

大約1500年,波隆那(Bologna)的數學教授費羅(Ferro)解過形如x3+mx=n的方程式,但他並沒有發表其解法,因為在十六世紀和十七世紀中,各種發現都被祕密地藏起來,並持之以向對手挑戰。大約1510年,他將這個精心研究的解法交託給一個學生費奧(Fior)以及他的女婿兼繼承人納維(Nave)。但這項工作在布瑞西亞(Brescia)的塔達里亞出場之前,一切都還沒有什麼進展。

孩提時代,由於被一個法國軍人用軍刀從臉上劃過,而使他患了口吃,所以大家都稱其為塔達里亞(口吃者)。在窮困的環境中成長,他自修學得拉丁文、義大利文和數學,雖然文學程度不怎麼好(據說其著作常令讀者發噱),但是憑著豐富的知識,他在義大利各城市中傳授科學以賺取生活。1533年,費奧以三十個三次方程式向他挑戰,塔達里亞說他能解形如 x3+mx=n 的方程式(其中 m,n 均為正數),他將這三十個方程式全部解決,其中果然包括 x3+mx=n 這一類型的。

卡丹諾逼著他透露解法,在得到不洩密的保證後,塔達里亞將這種解法寫成含糊的詩體形式交給卡丹諾,這是1539年的事。1542年,卡丹諾和他的學生費拉里(Ferrari)在訪問納維的機會裡,確知了費羅的方法與塔達里亞的是一樣的,所以就不顧自己所提過的保證,在《Ars Magna》中發表了這個方法的解說。在該書的第十一章裡,他說:「波隆那的費羅大約在三十年以前,發現了這個規則,並將之交給威尼斯的費奧,他與塔達里亞的較量為後者提供了發現這個規則的機會;塔達里亞應我的要求將解法透露給我,但保留其證明。有了這些幫助,我推出了其各種形式的證明,這是相當困難的,我的觀點如下:……」。

卡丹諾舉了 x3+6x=20 為例說明他的方法,但為了不失一般性,我們考慮 x3+mx=n 其中 m,n 均為正數。他提出輔助量 tu,使 t-u=n (1)以及tu=(m/3)3 (2)。其次他假設 $x=\sqrt[3]{t}-\sqrt[3]{u}$ (3)。由(1)和(2)可以消去解得

\begin{eqnarray*}
t &=& \sqrt{(\frac{n}{2})^2 + (\frac{m}{3})^2} + \frac{n}{2} \...
...\\
u &=& \sqrt{(\frac{n}{2})^2 + (\frac{m}{3})^2} - \frac{n}{2}
\end{eqnarray*}


卡丹諾所取的是正平方根,既然得到 tu,再代入(3)就能得到 x 的一值,這也正是塔達里亞所得到的根。如果解法只寫到這裡,相信有很多人都會提出疑問,難道(3)式一定是正確的嗎?於是卡丹諾也附上了幾何觀點的證明,確定(3)式是無誤的。

塔達里亞對這種背信提出抗議,並且在他的《Quesiti ed invenzione diverse》(1546年)中公開自己的解法;然而,這部著作和他的另一部著作《General trattato de' numeri e misure》(1556年)均未對三次方程式本身做更進一步的探討。到底是誰先解開三次方程式?這個爭論導致塔達里亞和卡丹諾之間發生了公開的衝突。卡丹諾的學生費拉里挺身而出,竭力為他的老師辯護,在塔達里亞和費拉里之間前後許多次的通信,都是互相譴責以至最後變成雙方肆意謾罵收場。在這場爭論中,卡丹諾始終保持著中立。而塔達里亞本人也不能免於被責備,他出版了一本得自於 William of Moerbecke 有關阿基米德之作品的譯本,且自認已經發現了斜面運動定律,然而這個定律實際上是得自 Jordanus。

 
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編輯:陳文是 最後修改日期:2/17/2002