0與沒有

教育部台灣省中等學校教師研習會研究員 林炎全老師

        在感覺上0與「沒有」的關係是很密切的,例如0個蘋果就是沒有蘋果。但是它們畢竟還是不一樣。例如一位同學(A)數學隨堂考考0分,另一位(B)請假沒考。老師的記分簿裡,A的記錄是0,B的記錄是空白。它們一樣嗎?讓我們再看兩個不易分辨的例子:答案為0,沒有答案;斜率為0,沒有斜率。

        古代非位值制的記數法如古埃及的,古羅馬的,並沒有缺位的觀念,所以不需要一個代表缺位的符號。但是像巴比倫與中國的記數法屬位值制,就需要有代表缺位的符號。起初,大家都不知道用什麼符號比較好,很自然就在缺位的地方留一個空白。但是這種「沒有符號」的符號,似乎不是很好的設計。古代沒有間隔一致的印刷版面,空白的大小不易控制。到底有沒有空,空了幾格,都很容易引起爭論。後來逐漸形成用「0」代表缺位的共識。巴比倫的記數法到希律希底(Seleucid, 約300~0 B.C.)時代,就採用這個符號代表缺位。根據李約瑟的說法,中國最早用「0」代表缺位的印刷算書是宋朝秦九韶所著的《數書九章》(1247年)。印刷術是宋朝才發明的,印刷的書籍當然不會比它早。筆者猜測,應該有更早的手寫算書,採用這個符號。

        紀元後600年代之後,印度人逐漸把0當做一個數字看待。印度的數學家馬哈維拉(Mahavira, 約紀元第九世紀)曾說以0乘一個數得0,而減去0則未減小一個數。他甚至考慮除以0的運算,結果是除以0後不變。另一印度數學家巴斯卡拉(Bhaskara, 生於1114年)則認為以0為分母的分數,不論再加多少或減多少均不變。這至少已經接近現在的無限的概念。中國方面,《張邱建算經》(成書於隋朝之前)卷下最後的百雞問題,顯示當時並沒有把0當做數。這個問題是:1隻公雞、1隻母雞、3隻小雞各值5錢、3錢、1錢。一百錢要買一百隻雞,問各買幾隻?書中提出三組答案:4、18、78;8、11、81;12、4、84。按照所提供的算法,可以算出另外一組0、25、75。但它並沒有被接受。可見當時還是只把0當做缺位的符號,不能參與運算。事實上,明朝程大位的《算法統宗》所標示的數碼只有九個,0並不在其中。筆者沒有資料顯示在西方數學傳入之前,中國已經把0當做一個數字。

        你有學生或同學分不清:答案為0、沒有答案或斜率為0、沒有斜率之間的區別嗎?如果有,一點都不要覺得奇怪,也不要覺得他(她)們笨。他(她)們只是把0和「沒有」之間黏得太緊,還未把0抽象為一個數。中國人的祖先幾千年來就一直是這樣的。