史上首場數字革命
在過去三十年以來,編碼、演算法與數據,為現代科技帶來翻天覆地的巨變。但如果沒有印度——阿拉伯數字系統,實在很難想像人類如何取得今日的科學成就。
數學的奧妙
如果數學是科學的普世語言,阿拉伯數字和進位制,則無疑讓這種語言更流暢易懂,甚至不可或缺。英國歷史學者兼作家慕勒(Violet Moller)曾出版《知識地圖》,當中包括了數學在人類歷史上的演變過程。她認為今天為人熟知的阿拉伯數字,一直至十二世紀才開始進入歐洲人的視野,到十五世紀才被歐洲廣泛使用,否則羅馬數字可能是唯一選擇。說到羅馬數字,除了每次在電視節目播完後的“曇花一現”,在現代生活中已幾乎絕跡。
相反,當阿拉伯數字配合進位制,就如鋼琴上的黑白琴鍵,不只豐富了數學世界,更擴闊了人類未知的科學宇宙,創造無限可能。這對數學上的最佳拍檔,簡單易明,應用方便,現代人或許早已視為理所當然,其之所以普及全球,亦自有其歷史因由。根據慕勒的研究,有史以來最早的數學理論是六十進制。這種進位制以六十為底數,源於公元前三千年至公元前二千年的蘇美爾人,後來傳至巴比倫。流傳至今的六十進制,最明顯的就是記錄時間的方法和幾何角度。
踏入公元後,人類開始發展出另一套數學系統,由一至九的數字逐漸融入生活。直至約公元六世紀,“零”在數學上的突破,更為人類帶來以十為基礎的進位制,其中的關鍵人物,是印度數學家婆羅摩笈多。婆羅摩笈多被視為歷史上提出有關0的計算規則第一人。他編寫的《婆羅摩曆算書》,除了普及0在數學上的概念,亦闡明了負數和0的運算規則,跟今天的規則非常接近。
數字的力量
在數學史上,今天位於伊拉克的巴格達,對於人類的文明發展,亦曾發揮舉足輕重的作用。早在公元九世紀初,巴格達已是全球數一數二的科學研究中心,而伊斯蘭教第二十五代哈里發的馬蒙(Caliph al-Ma'mun),更是功不可沒。馬蒙在任阿拔斯王朝的哈里發(伊斯蘭教對宗教及世俗的最高統治者的稱號)期間,大力資助文化和藝術發展,並開展了阿拉伯和世界史上著名的“翻譯運動”,成功將不同文明融合,對阿拉伯人的科學知識發展產生了重大影響,從而將阿拔斯王朝,甚至整個阿拉伯世界的文化發展推上高峰。
在那個年代,鑽研天文和數學,成為阿拉伯世界有志求學之士的奮鬥目標,他們更留下不少影響至今的科學成果。當時的阿拉伯數學家已有能力去準確計算地球的圓周,誤差只不過數百米。在伊斯蘭世界,一班有識之士建立了首個天文台,其部分研究結果,改變了人類對宇宙的認知。阿拔斯王朝的學者,也對古希臘的科學理論勤於翻譯、修正並完善原有的理論基礎,然後再結合印度傳來的科學知識,推進了當時的科學知識發展。
在馬蒙統治時期,巴格達出了不少傑出數學家,慕勒認為當中堪稱天才的,大概只有波斯數學家、天文學家及地理學家花刺子密。花刺子密對後世的貢獻良多,純粹從數學角度去看,他的《代數學》被公認為第一本解決一次方程和一元二次方程的系統巨著,歷史學家稱他為代數的創造者,跟公元三世紀的羅馬數學家、有“代數之父”美譽的丟番圖齊名。今天,數學上的一些常用詞,基本上跟花刺子密有關。例如“代數”(algebra)一詞出自阿拉伯文的拉丁轉寫“al-jabr
”。數學上有兩個辦法,可用於解決一元二次方程,“al-jabr”是其中之一。另一個詞,就是“演算法”(Algorithm),源自“Algoritmi”,亦即花刺子密的拉丁文譯名。
將數學融入生活的學問
花刺子密曾深入研究印度數字系統,但直至十二世紀,他的著作才被翻譯成拉丁文,十進制因此而傳入西方世界,但起初並未廣泛流傳。其中一種說法,是當時在歐洲的基督徒將數字視為邪惡兼危險的化身並加以抵制。慕勒則認為他們將之妖魔化的原因,純粹是因為阿拉伯數字來自伊斯蘭世界。
然而有趣的是,即使花刺子密的學說,在歐洲以拉丁文面世,但最終將印度——阿拉伯數字系統“發揚光大”的人,並非來自西班牙,而是意大利數學家比薩·里安納度,十九世紀後又稱費波那契。里安納度的父親是商人,少年時期的他因協助家族生意而接觸阿拉伯數字,後來在今位於阿爾及利亞的城市貝賈亞,向阿拉伯學者學習數學。
學成回國之後,費波那契寫了《計算之書》,當時的他只有二十七歲。年少有為的他,受到當時一位大人物賞識——神聖羅馬帝國皇帝腓特烈二世。這位同樣熱愛數學與科學的統治者,跟費波那契相當投契。承蒙腓特烈二世的款待和贊助,使費波那契有機會擴闊眼界,亦豐富了他的數學知識。其後他出版《計算之書》修訂版,從生活角度出發,展示如何把阿拉伯數字應用在記賬、重量計算、利息、匯率等方面,從而顯示這套數字系統的實用價值。《計算之書》修訂版一出,直接衝擊歐洲人的思想,不少商人、建築師及測量師直接將書中教授的方法融入工作之中。
自費波那契開始,阿拉伯數字和進位制,啓發了歐洲往後的數學與科學發展,加上十五世紀中在歐洲發明活字印刷的德國商人古騰堡,古老的羅馬數字系統注定走進歷史廢墟,而經得起時間考驗的印度——阿拉伯數字系統,仍然影響着廿一世紀的世界。全球不少政府和私人企業,早已透過人工智能、統計學和數據庫管理等方法,在大型數據集之中,進行複雜的演算過程,從而藉着數據分析,或改善交通、建立智能城市;或從中了解用戶的喜好和消費需求,為公司利益最大化。人類史上一場跨世紀的數字革命,彷彿從未停止過。
杜然(文化評論員)