在數學中,發明一個記號或創造一個術語,不但是很重要而
且是很慎重的(serious)事情,常讓數學家費盡心思。拉普拉斯(Laplace)說:
「數學有一半是記號的戰爭。」我們舉代數學的命名來說明。最初,
代數是算術的延伸、抽象化、一般化,因此又叫做廣義算術
(generalized Arithmetic )或普遍算術(Universal Arithmetic)
或高等算術(advanced Arithmetic)。利用代數方法解決問
題的步驟是:設定未知數x,立方程式,最後是解方程式。在中國的宋元時期,
這叫做「天元術」,「天元」是指問題中的未知數。
阿拉伯人認為解方程式的主要技巧是移項(變號)與
(等式兩邊)對消(即消去法)。傳到歐洲被翻譯成拉丁文Al-jabr,
這個字的本義就是指移項與對消。後來「東學西漸」,Al-jabr演變成Al
gebra(代數)一詞。
事實上,代數學在西方的原名不叫 Algebra。維耶塔(Vieta)
與華立斯(Wallis)都稱之為「Analytic art」(即解析術);
達蘭貝爾 (D'Alembert) 甚至直稱為「Analysis」(解析)。道理是這樣的:
對於一個算術應用問題,算術的解法是直接去求算出答案 。
但是「解析術」所採用的卻是分析的「倒行逆施」法,假設答案已經得到,令其為X,那麼根據題意 x 應滿足一個方程式;接著是綜合過程,由方程式解出 x,這有別於算術解法,而且更具威力。因此,「解析術」一詞相當能抓住代數方法的精神,不輸「Algebra」這個詞。
「大自然喜歡把她的秘密隱藏起來 (Nature likes to hide herself)」,這是古希臘哲學家赫拉克里塔斯 (Heraclitus) 之名言;但是大自然又會情不自禁地透露出一些端倪或線索 (clues) 給先知先覺的人。求知之道就是由線索切入,逐步探求出秘密。維耶塔在1591年宣稱要復興古希臘的分析法,並且將它跟代數學之父戴芳塔斯 (Diophantus) 的方法相結合。他引入「解析術」作為發現未知、探求隱晦秘密的方法,並且夢想要「求得所有問題的解答」(To leave no problem unsolved.)
在西方,「東來法」的「Algebra」與原有的「解析術」經過競爭的結果,Algebra 獲勝,一直沿用到今天。
李善蘭在1859年將 Algebra 翻譯成「代數學」。他所持的理由是:「代數之法,無論何數,皆可任以何記號代之。」這可以說也切中代數方法的本義,是對Algebra的另一種創新用法。清初還有人將Algebra音譯成「阿爾熱八達」,後來都消失了。
今日代數學已著重在數系的運算結構,乃至更抽象的代數結構之研究。不過,原始的根源還是在於解方程式,其中的代數根本定理就是分析與綜合法的代表。
綜合式的歐氏幾何,經過兩千年都沒有什麼大進展。歐氏說:
「在幾何中沒有皇家大道」(There is no royal road in geometry.)
一直等到十七世紀,笛卡兒(Descartes, 1637年)與費瑪
(Fermat, 1629年)試圖在幾何中引入「解析術」(分析法),
結果發明了解析幾何 (analytic geometry),被稱為是幾何中的皇家大道。
利用坐標系,將點表成數對 (x,y),從而可以用代數方法處理幾何問題,
突破了歐氏幾何的局限。
代數本是一種「解析術」,利用代數求解幾何問題,稱為解析幾何,
以有別於歐氏的綜合幾何,這是適切的。另一方面,目前也使用
「坐標幾何」的名稱,這也不錯。
笛卡兒更進一步還發展他的三步驟方法論之夢想:
- (i)將所有問題化約成數學問題;
- (ii)再將數學問題化約成代數問題;
- (iii)最後變成解代數方程式的問題。
這代表著要將一切事物代數化,特別地要將所有的數學代數化 (algebraization
of mathematics) 的思想,至今方興未艾。
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