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科學家們為解方程上演「狗血劇」

國中時,大家都學過一元二次方程。不過更高次數的方程解法就不那麼簡單了:而且圍繞著一元三次方程的解法,科學史上演了一場精彩的狗血劇。

今天我們就說說這出狗血劇。合格的狗血劇里有矛盾和衝突,這一出也不例外,鬥爭的三方是同屬於義大利的三位數學家:塔塔利亞、菲奧里和卡爾丹諾。

猛人塔塔利亞

先說塔塔利亞的傳奇故事。

塔塔利亞本名叫尼克羅,生於1499年。他7歲時就經歷了戰爭,當時他父親把他帶進教堂里避難,等到救援的人來發現他父親已死,他本人也被砍了三刀,牙床都被砍碎了。他母親把他抱回家,又沒有錢買葯給他治療,就學貓狗給他舔傷……結果竟然把他給舔!好!了!新技能get的感覺有木有啊!

但是這個治療方法似乎有奇怪的副作用,從此他就成了結巴。在義大利語里,「塔塔利亞」就是「結巴」的意思。大家都叫他塔塔利亞,本名尼克羅反而沒人叫了。雖然有點結巴,但是他很聰明,也十分好學。家裡非常貧窮,沒有錢給他買紙和筆,他就撿些小白石頭,去父親的青石墓碑上演算……

終於功夫不負苦心人,塔塔利亞不到30歲就當上了威尼斯大學的數學教授。當上教授以後,他的主攻方向就是一元三次方程的解法。這在當時也算是個主流的工作,很多數學家都在探索三次方程的解法。塔塔利亞經過努力,找到一種解法,只對特殊的三次方程有效(注意這一點)。塔塔利亞很高興,就把這事跟朋友說了。

這就揭開了鬥爭的序幕。

菲奧里不高興

鬥爭的另一方叫做菲奧里。

16世紀初,義大利數學家費爾羅發現了三次方程的解法。放在今天,費爾羅肯定會立刻公開發表這個結論;但當時的風氣是,數學家要靠在難題競賽中擊敗其他對手,才能獲得名聲。所以費爾羅的解法秘不示人——就像西遊記里那件袈裟,只有深更半夜時,黑熊怪才會偷偷拿出來,一邊欣賞一邊默默流眼淚:我的寶貝袈裟!

後來費爾羅病重即將離開人世,才把他這個壓箱底的絕招傳授給了他的學生菲奧里。這就可想而知,繼承了費爾羅衣缽的菲奧里聽說塔塔利亞會解三次方程,會是什麼樣的心情:恩師臨終交代了,三次方程的解法是本門武功的殺手鐧,不到緊要關頭不能輕易示人;我也一直小心保管著,怎麼突然冒出來這麼個搶生意的愣頭青!於是菲奧里對全社會宣布,只有他掌握的三次方程才是正宗的,其他人的解法都是盜版和冒牌的。

這麼一來塔塔利亞當然也不幹了。

正式開撕

年輕氣盛的塔塔利亞也不高興了,一怒之下向菲奧里提出了挑戰!兩人約定,在1535年2月22日,在米蘭的聖瑪麗雅大教堂進行公開比賽。有點類似古龍小說中高手的最終對決,只不過這裡是要文斗不要武鬥。

當時流行的風俗是,決鬥雙方各帶30道題來,在公證人面前交換題目,規定50天為期,誰解出的題目多,誰就勝利。其實仔細想想,這裡也有邏輯上的漏洞:因為我做出來的題目比你多,所以我的解法就是正宗的?這兩者之間似乎並沒有必然關係啊!但當時爭辯之風盛行,這就是文斗的方式,大家也都這樣執行。

戰書下完了,塔塔利亞其實就後悔了。原因前面也說了:他掌握的解法並不完全,他只會解一部分三次方程,並沒有掌握通用的解法。而且他也知道菲奧里估計是真會解的。降龍十八掌只學了十五掌,就要真刀真槍地跟丐幫幫主名正言順的接班人決鬥:換成你,你不心慌?但後悔也晚了,塔塔利亞經常徹夜不眠,臨時抱佛腳,希望奇迹發生。

奇迹真的發生了。

比賽前十天,塔塔利亞終於研究出一個比較完備的解法!由此可見塔塔利亞還是真厲害啊。到了比賽當日,果然不出塔塔利亞所料,菲奧里出的30道題無一例外都是三次方程。(這裡我想吐槽的是,菲奧里的智商是硬傷啊!你就認準了對方搞不定三次方程?難道除了三次方程,你就想不出其他難題出來考塔塔利亞了嗎?就這樣把雞蛋都放在一個籃子里孤注一擲?萬一他真的會解,你豈不是就把勝利送給對方了嗎?)

果然,這一招正好在塔塔利亞的意料之中,30道三次方程的題目被塔塔利亞在兩個小時以內就全部解出來了……而塔塔利亞心機就很重,他出的題目都跟三次方程無關,30道幾何代數題扔過去,菲奧里一道都沒做出來……

比賽結果,心機boy塔塔利亞大獲全勝!他被米蘭人民看做數學英雄,來找他求教三次方程解法的人絡繹不絕。但是塔塔利亞也很小心,他把這個獨門秘訣隱藏的很好,一直都沒透露。

其實當時,他的解法仍然沒有十分完備,一直到1541年,才研究出了比較完備的解法。塔塔利亞想把這個解法作為壓軸的內容,寫到自己將來的著作里,讓這個秘籍像《九陰真經》一樣傳遍天下。看到這裡,以為塔塔利亞靠詭智和狡詐贏得了最終勝利的童鞋:你們太天真了!跟下面登場的這個大流氓比起來,塔塔利亞還只是小兒科。

大流氓登場

下面隆重介紹流氓頭子:卡爾丹諾。

卡爾丹諾,義大利數學家、物理學家、郎中、賭徒、兼職數學教師、醫學教授、宮廷星象學家。他是達芬奇一個朋友的私生子,醉心於占星術和賭博的研究。他在自傳中對自己的評價是,「易怒,單純,好色,狡黠,機敏,尖刻,勤奮,魯莽,傷感,善變,晦淫,欺騙,諂媚,……」據說,在他七十一歲時,通過占星術推算出自己將在1576年9月21日去世:但是到那一天時,他活得非常好;於是為了保全自己星象家的名聲,他自殺了……

當時,卡爾丹諾也在默默地研究三次方程。他正在寫一本叫做《大法》的書。前面說的塔塔利亞和菲奧里的決鬥分曉以後,卡爾丹諾非常想把這個結果編進自己的書里。他幾次誠懇地登門請教塔塔利亞,希望塔塔利亞把解法告訴他。塔塔利亞一開始守口如瓶,滴水不漏。雖然卡爾丹諾屢次受挫,但他極為執著,軟磨硬泡向塔塔利亞「挖秘訣」,並且賭咒發誓說決不把這個秘訣泄漏出去。塔塔利亞實在受不了他的死纏爛打,又看他賭咒發誓的那麼認真,就把解法用一種隱晦得如同咒語般的語言,「透露」給了卡爾丹諾。塔塔利亞的想法是,卡爾丹諾應該破解不了他的字謎,又能成功把他打發走,一舉兩得。

可是他太小看卡爾丹諾的智商了。事實證明,卡爾丹諾雖然不會解三次方程,但他的悟性太棒了,破解塔塔利亞的字謎簡直易如反掌!卡爾丹諾很快就弄明白了塔塔利亞的解法,又通過解三次方程的實踐,徹底破譯了三次方程解法的秘密。一開始,卡爾丹諾也打算遵守誓言,為塔塔利亞保密;但後來,卡爾丹諾和他的助手發現,在這個解法的基礎上稍加改進,竟然可以一舉搞定四次方程!

要知道人類從完美地解決二次方程,到第一次給出三次方程的解法,花了三千多年的時間;而從三次方程到四次方程,卡爾丹諾和他的助手只花了四年!對於一個江湖郎中和星象師來說,這個誘惑實在是太大了。卡爾丹諾看到自己即將聲名大噪。

但昔日的誓言嚴重地阻礙了他。使得卡爾丹諾進一步下定決心單方面撕毀條約的,是這樣一件事情:

還記得剛剛說的與塔塔利亞決鬥失敗的菲奧里吧?菲奧里還有個同門師弟,叫做內夫。拼寫為Nave,和naive(幼稚)很象。卡爾丹諾找到了這個叫做內夫的很傻很天真的師弟,並從他那得知,塔塔利亞的解法和當年費爾羅的解法是一樣的。這使得卡爾丹諾衝破了良心的譴責:這個發現足以使他停止履行對塔塔利亞的保密承諾!——至少在他的邏輯里是這麼認為的……

於是兩年後,《大法》正式出版。這是卡爾丹諾最重要的作品,裡面公布了三次方程和四次方程的完整解法。這個解法對全世界造成了相當的轟動。

書獃子的反攻

塔塔利亞再次被激怒了。他又向卡爾丹諾發起了挑戰,地點仍然在米蘭的聖瑪麗雅大教堂。他還想像當年擊敗菲奧里一樣擊敗卡爾丹諾。

塔塔利亞沒想到的是,卡爾丹諾絕不是菲奧里。到了約定的時間,卡爾丹諾只派了前文提到的那個助手出席;而這個助手又帶了一幫親戚朋友過來助陣,只要塔塔利亞說話,他們就一起起鬨。事實證明,用這樣的流氓方法來攻擊結巴很有效:塔塔利亞實在無法辯論下去,一氣之下離開了米蘭。

於是卡爾丹諾宣布自己獲勝。

……

經過這一輪決戰,卡爾丹諾終於(不光彩地)贏得了勝利,並最終稱霸科學林:三次方程和四次方程的解法被認為是十六世紀最壯觀的數學成就;而直到現在,人們仍然把三次方程的解法稱為卡爾丹諾公式。

所以說,流氓不可怕,可怕的是流氓有文化。



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