Лев Генденштейн - Алиса в стране математики

Вавилонские дроби оказались очень удобными для научных измерений (особенно в астрономии), и этими дробями европейские учёные пользовались даже в эпоху Возрождения: натуральные числа записывались в десятиричной системе — так же, как мы это делаем сегодня, а дроби всё ещё оставались «шестидесятиричными»! Казалось бы, надо сделать всего один шаг, чтобы перейти от шестидесятых и «три тысячи шестисотых» долей к десятым и сотым долям, но этот шаг оказался почему-то очень трудным: десятичные дроби ввёл арабский математик ал-Каши только в XV веке. Однако и тогда эти дроби до Европы не добрались — их ввёл в употребление голландский учёный Стевин только в конце XVI века!

Меры в старину отличались удивительным разнообразием! Скажем, расстояние между деревнями измерялось иногда в курительных трубках: сколько можно выкурить трубок, идя от одной деревни до другой. А в Англии долгое время использовалась мера длины «ярд» — эта мера была установлена указом короля Генриха I и равнялась расстоянию от кончика носа короля до конца среднего пальца его вытянутой руки. Это была очень удобная мера: для проверки ее правильности достаточно было просто позвать короля и попросить его вытянуть руку!

Сегодня мы пользуемся главным образом десятичными дробями, чаще всего — в виде процентов. Слово «процент» происходит от латинского слова «центум» (сто): один процент — это одна сотая часть.

Об отношении древних греков к дробям стоит сказать особо: здесь, как и во многом другом, греки оказались непохожими на других. Греческие купцы и строители пользовались дробями вовсю — как без дробей торговать и строить? А вот учёные дробей не признавали! Греческий учёный Платон, который жил в IV веке до нашей эры, писал: «Если ты захочешь делить единицу, математики высмеют тебя и не позволят это делать».

Как ни странно, причиной такого удивительного непризнания дробей был именно высокий уровень греческой математики: греки считали математику наукой строгой и точной, а дроби представлялись им чем-то приближенным, неточным, и, значит, недостойным настоящего учёного. Единственное исключение сделали для музыки: когда Пифагор создал первую теорию музыки, он связал основные гармонические интервалы — октаву, квинту и кварту с дробями — одной второй, двумя третями и тремя четвертями.

И только Архимед, который много занимался практическими приложениями математики (например, он строил боевые машины для защиты Сиракуз от римлян), решился нарушить запрет на использование дробей в «чистой» науке. При этом он сразу ввёл в употребление дроби общего вида — такие, как пять девятых или двадцать две седьмых, то есть любое число любых долей.

Через шестьсот лет после Архимеда другой греческий математик, Диофант, впервые стал рассматривать дроби как числа, а не как доли какого-то предмета или меры. Однако и после Диофанта прошло ещё больше тысячи лет, прежде чем учёные начали изучать дробные числа «сами по себе».

Так произошло первое увеличение «семьи чисел»: к натуральным числам присоединились дробные. С тех пор продолжают появляться всё новые и новые числа и, пока на свете существуют математики, конца новым числам не будет!

— А если бы я не собрала Шалтая-Болтая? — спросила Алиса, когда они с Белым Королём пошли по дороге для королевских прогулок. — Ведь я не смогла бы дать вам торт: у меня ничего нет!

— Ну что ж, — пожал плечами Король, — значит, у тебя стало бы тогда ещё меньше, чем ничего!

— Но разве бывает меньше, чем ничего? — удивилась Алиса.

— Конечно, бывает, — сказал Король. — Например, если ты кому-то должна, у тебя ведь меньше чем ничего, правда?

— Правда, — согласилась Алиса.

— Вот ты и была бы должна мне один торт. Можно сказать, — добавил Король, — что у тебя тогда стал бы минус один торт.

— Минус один? — переспросила Алиса.

— Это число, которое на единицу меньше нуля, — пояснил Король.

— Но разве бывают числа меньше нуля? — ещё больше удивилась Алиса.

— Сколько угодно, — охотно отозвался Король. — Берёшь любое число, большее нуля, скажем, пять, отнимаешь его от нуля — и, пожалуйста — получаешь «минус пять», число, которое на пять меньше нуля! У таких чисел и название есть — отрицательные числа.

— А как называются числа, которые больше нуля? — спросила Алиса.

— Положительные, — ответил Король.

— Значит, отрицательных чисел столько же, сколько положительных? — догадалась Алиса.

— Ровно столько же, — подтвердил Король. — И тех и других бесконечно много!

— А сам нуль — какое число, положительное или отрицательное? — спросила Алиса.

— Нуль — единственное число, которое не положительное и не отрицательное, — сказал Король.

— Так вот почему Шалтай-Болтай согласился теперь быть нулём! — подумала Алиса. — Он ведь так любит быть единственным в своём роде! Но зачем нужно так много отрицательных чисел? — снова спросила она. — Неужели только для долгов?

— Ты, наверное, думаешь, что число может отвечать только на вопрос «сколько?» — предположил Король.

— А на какой же ещё? — удивилась Алиса.

— Если я тебя спрошу, где мы сейчас находимся, что ты ответишь? — поинтересовался Король.

Алиса посмотрела по сторонам в поисках какой-нибудь приметы и обратила внимание, что они с Королём как раз проходят мимо числа «сто».

— Я бы сказала, что мы находимся на дороге для королевских прогулок возле числа «сто», — ответила Алиса.

— Ну вот, ты сама и ответила числом на вопрос «где?»! — воскликнул Король.

— Но ведь это число тоже отвечает на вопрос «сколько?» — возразила Алиса. — Оно говорит, сколько шагов вы сделали, отойдя от нуля.

— Дорога для королевских прогулок идёт от нуля в две стороны, — заметил Король. — Мы с тобой пошли вправо, но ведь могли пойти и влево! Однако если бы я прошёл сто шагов влево от нуля, разве я был бы там, где нахожусь сейчас?

— Конечно, нет! — сказала Алиса. — Вы были бы... — она секунду подумала, — вы были бы за двести шагов отсюда.

— Правильно, — отозвался Король. — Так вот: число «сто» говорит не только о том, сколько шагов я сделал, отойдя от нуля, но и в какую сторону я шел! Ведь «сто» — положительное число, а все положительные числа расположены справа от нуля.

— А сто шагов влево от нуля — это будет «минус сто»? — догадалась Алиса.

— Конечно, — подтвердил Король. — «Сто» и «минус сто» называют противоположными числами: они расположены на равных расстояниях от нуля, но с противоположных сторон.

— Так почему бы не говорить просто «сто шагов влево от нуля» или «сто шагов вправо от нуля»? — спросила Алиса. — По-моему, это было бы понятнее.

— Но зато не так удобно, — возразил Король. — Сейчас дорога размечена так, что когда идёшь вправо, числа всегда увеличиваются, а когда идёшь влево — уменьшаются!

— Даже если идти влево от нуля? — спросила Алиса. — Ведь тогда после числа «минус один» будет число «минус два»...

— Ты, наверное, забыла, что «минус два» на единицу меньше, чем «минус один», — напомнил Король.

— Действительно, забыла, — призналась Алиса. — Но почему мы идём всё дальше и дальше вправо от нуля, если торт принесут к числу «минус тысяча»? — спохватилась она. — Может, нам лучше развернуться и пойти влево — ведь аппетит можно нагуливать, гуляя в любую сторону!

— Во-первых, торт испекут не так скоро, — сказал Король, — а, во-вторых, короли просто так не гуляют. Как ты думаешь, зачем размечена дорога для королевских прогулок?

— Действительно, зачем? — удивилась Алиса.

— Во время прогулок я занимаюсь королевскими делами, и у меня бывают важные встречи, — объяснил Король. — А чтобы удобнее было назначать место встречи, я и приказал разметить эту дорогу.