□梁衡
1620年深秋,萊茵河畔的烏爾姆小鎮(zhèn)扎下一排軍用帳篷。入夜,萬籟俱寂,唯有秋風(fēng)輕輕,云破月來樹弄影。這時(shí)帳篷里,一個(gè)年輕士兵翻來覆去怎么也睡不著。他就是后來聞名于世的大哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家笛卡爾。這年他24歲,正服軍役。
說來好笑,笛卡爾一生有兩種怪癖,一是睡懶覺,二是旅游。他出生在法國北部都蘭城的一個(gè)議員家庭。因從小體弱,很受家庭寵愛。后來上了學(xué),校長見他瘦小而聰明,又礙著他父親的面子,便特許他早晨想什么時(shí)候起床就什么時(shí)候起床。想不到,這倒使他慢慢養(yǎng)成一個(gè)習(xí)慣:躺在被窩里思考問題。
這天晚上,在這個(gè)陌生的地方,他一時(shí)難以入睡。多瑙河細(xì)碎的浪聲,天窗外點(diǎn)點(diǎn)的繁星,原野里秋天枯草的香味,湊成一個(gè)美妙的環(huán)境。笛卡爾想著最近研究的幾何與代數(shù)的結(jié)合,眼前這些星星像豆子一樣,滿天亂撒,如果用數(shù)學(xué)方法,怎么表示它們的位置呢?當(dāng)然最好是畫一張圖。但這是幾何的方法。古埃及人在尼羅河邊丈量土地時(shí)就學(xué)會(huì)使用這個(gè)辦法了。但這紛亂的星空多么復(fù)雜,就算畫出來,當(dāng)你要指給人看一顆星時(shí),還得拿出整個(gè)一張圖??捎钟惺裁捶椒ㄖ挥脦讉€(gè)數(shù)字就能標(biāo)清它們的位置呢?
他又想,自己隨軍到處奔波,前幾天還在多瑙河右岸,今晚又到左岸,時(shí)而在上游,時(shí)而在下游,要是給上級(jí)報(bào)告部隊(duì)的位置,該怎樣表示呢?
笛卡爾正這樣躺在被窩里做著研究,忽然門口傳來踏踏的腳步聲。排長查鋪了,他慌忙將被子往頭上一蒙,兩耳側(cè)起,聽著震動(dòng)??墒瞧婀郑_步聲到門口又折回去了。他猜想,一會(huì)兒還會(huì)回來,于是不再探頭,繼續(xù)進(jìn)行圖與數(shù)的冥想。
過了一陣,果然排長又來了。他闖進(jìn)帳篷,揭開被子,一把拉起笛卡爾向外拖去。笛卡爾想喊喊不出,想披件衣服,可手又被攥得緊緊的。等到走出帳外,排長才說:“你不是整日研究,想用數(shù)學(xué)來解釋自然和宇宙嗎?趁現(xiàn)在夜深人靜,這荒野曠地不會(huì)有誰偷聽,我告訴你個(gè)妙法,你要切切記在心中?!闭f著,排長從身后抽出了兩支箭,拿在手里搭成一個(gè)“十”字。箭頭一個(gè)朝上,一個(gè)朝右。他將十字舉過頭說:“你看,假如我們把天空的一部分看成一個(gè)平面,這個(gè)平面就分成四個(gè)部分。我這兩支箭能射無限遠(yuǎn),天上這么多星,隨便哪一顆,你只要向這兩支箭上分別引兩條垂直線,就會(huì)得出兩個(gè)數(shù)字,這位置就被表示得一清二楚了。”
笛卡爾說:“你慌慌張張地把我拉出來,我還當(dāng)有什么新鮮玩藝兒。畫坐標(biāo)圖,古希臘人就會(huì)使用?,F(xiàn)在最難的是那些抽象的負(fù)數(shù),人看不見摸不著,顯示不出來就不好說服人?!?/p>
排長向笛卡爾肩上打了一拳哈哈笑道:“我說,你這么聰明,怎么這層窗紙就沒有捅破。你看,將這兩支箭的十字交叉處定為零,向上向右是正數(shù),向下向左不就是負(fù)數(shù)嗎?這烏爾姆鎮(zhèn)是交叉點(diǎn),多瑙河上游是正,下游是負(fù),右岸是正,左岸是負(fù)。我們行軍在鎮(zhèn)的東西南北,不是隨時(shí)就可用正負(fù)兩個(gè)數(shù)字表示出來嗎?”
笛卡爾高喊道:“這是個(gè)好主意!”他一下?lián)渖锨叭ハ胱ミ^箭來看看,不想排長忽地將箭往身后一藏,不悅道:“你就知道每天睡懶覺,自己不會(huì)去做一副嗎?”說著便向河邊跑去,眼見到了岸邊,他竟踏水而過,如履平地。
笛卡爾也一腳踏上水面,卻撲通一聲跌入河中,忙大喊救人。突然,他覺得屁股上重重挨了一腳,睜眼一看,帳蓬里已射進(jìn)陽光。排長正站在他的身邊喊道:“你這個(gè)懶鬼,又不起床,還在做什么美夢(mèng)!”
笛卡爾眨了眨眼,一骨碌爬起,雙手抓住排長的肩膀直搖:“你說什么?你剛才對(duì)我講了些什么?”
排長罵道:“神經(jīng)病!”又去催別人起床。
笛卡爾卻像突然發(fā)了瘋似地從枕頭下抽出一個(gè)本子和半截鉛筆。他先畫了一條豎線,標(biāo)明為y;又畫了一條橫線,標(biāo)明為x。在這兩條軸上又標(biāo)出許多正負(fù)刻度,如夢(mèng)中見到的一樣。外面集合的號(hào)聲噠噠地吹響,他慌亂套上衣服,提起槍便沖出帳外。
笛卡爾
后人都說笛卡爾的坐標(biāo)系真的是這樣從夢(mèng)中得來的,時(shí)間是1620年11月10日,地點(diǎn)是烏爾姆鎮(zhèn)(260年后愛因斯坦就誕生在這個(gè)小鎮(zhèn)上)。
卻說后來笛卡爾回到祖國,就將他在軍營里所思所想的東西整理成一本書,書中專有《幾何》一篇。他第一次將幾何和代數(shù)聯(lián)系起來,創(chuàng)立了坐標(biāo)系。這樣,在坐標(biāo)系里只要知道一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)的軌跡,不管它是直線、曲線、圓、橢圓,都可以通過相應(yīng)的方程序精確地推出。
這一下,變數(shù)進(jìn)入數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文等領(lǐng)域,一切運(yùn)動(dòng)的過程都可以在這個(gè)坐標(biāo)系里得到明了的綜合描述。正因?yàn)橛羞@一步,才有后來牛頓一系列的重大發(fā)現(xiàn)。所以,人們常說笛卡爾是牛頓的人梯。
(摘自《數(shù)理化通俗演義》,北京聯(lián)合出版公司,華文天下 出品)