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《從零開始》,追蹤零的符號與意義
網址:http://alumni.nctu.edu.tw/~sinner/science/talk/part_2/science190b.htm
 
作者:吳文成
 

連續幾篇文章,我將分別導讀兩本關於「零」的歷史的科普書,它們正巧都是千禧年前後在美國出版的暢銷書。前一本是年輕的科普作家暨記者 Charles Seife 寫的《 Zero:The Biography of a Dangerous Idea 》(2000)
,該書內容通俗、完整並且架構分明,在上篇文章,我以該書的章節為架構,較為詳細地介紹了「零」在哲學、科學、數學及宗教等方面的核心角色 。 而這篇文章 , 我將導讀由哈佛大學數學教授暨教育家 Robert Kaplan 所撰寫的《 The Nothing That Is ——A Natural History of Zero 》(1999), 中譯本是《從零開始——追蹤零的符號與意義》(究竟出版社,2002)。弘奧的文學意味與廣博的學術格局正是這本書的特色,但是對於普通讀者而言,此書並不容易閱讀。因此,不同於我導讀《零的故事》的方式,在這篇文章,我將會採取「且戰且走」、「蜻蜓點水」的導讀策略。(在零的歷史起源與數學分析的部分,《從零開始》與《零的故事》兩本書有相當多的重複,那些重複部分我在上篇文章也都談過了,所以這篇文章的重點,我將放在《從零開始》這本書當中比較隱喻性與象徵性的部分。如果你還是對「數學分析觀念」有興趣,那麼第十一章〈近乎空無〉是這本書必看的章節,這一章寫得非常非常的好!)

  作者在這本書的第一句話就充滿了寓意:「零的形象,看似空無一物
;但是如果你洞悉它,就能看透整個世界!」作者感觸到:「零並非是神賜之物,唯有熱切追尋它的人,才得以一窺其堂奧。」於是,作者努力引領我們追尋零與世界的深層關聯。這趟追尋之旅,在不同的章節,作者時而化身為考古學家、歷史學家,時而化身為數學家,甚至他還同時扮演了文化觀察者、宗教分析家、求道者與詩人的角色——我們可以說,這本書不但是關於零的歷史書、探險書,而且還是作者對於零的沉思錄。作者俯首沉思「零」的本質,我們想問:這是一段怎麼樣的歷程呢?作者表示:「這是一段摸索與啟示參半的歷程。『零』是在靈感下激揚的觀念,它雖然可能旋即蟄伏數個世紀,卻又可能在變換的思潮中乍然崛起,『零』也是一場在猜測與驗證、想像與邏輯之間持續進行的對談!」(在這本書,作者對於「零」的沉思是具有脈絡性與引申性的,如果只有看我這篇導讀文章,可能會「沒有感觸」,所以還是建議大家先看過這本書。)

  談到作者對於零的沉思,在此書最末章的結語處,作者的感觸就更有意思了,作者寫道:「我在萬物之間、時間之中完成本書。世界向四面八方延伸,自一個沉默中心畫出它的座標,……它就如 Wallace Stevens 筆下的雪人,凝神靜聽、默默注視:不存在的無,正是無之所在。」——這是什麼意思呢?這本書的最後一章正是名為〈無法想像〉,無法想像並不是說我們無法神會「零」的深意,而是一如佛曰不可說,亦如當代哲學家維根斯坦(Ludwig Wittgenstein )的箴言 :「 對於那不可說的,我們只能保持沉默。……而且那不可說的、只能在沉默中顯示的東西,永遠比可說的東西重要!」在沉默之中所顯示的東西,正是作者從「零」那裡所心領神會的:它充斥於整個世界,它是整個世界,它難以捉摸,它卻是我們自身
……一如自零衍生而出的數學,零既包含全部、也包含於全部之內,……這不就是確認了萬物的完整性!這不就是天使吟唱的「天地」,以及那大自然裡再度被發現的「碎形」!……當我們看破這一切區別,「存在」與「不在」皆是偽觀念,世界「是空」、「是有」皆是「任我們選擇」。

  對於求道者而言,世界「是空」、「是有」的爭論是種兩難的處境。 在談到 f(x)=Xx 的非線性函數圖形以及 00 定義問題之兩難性的同時 , 作者懷著美學的信念說到:「無論我們是否願意,這個世界的結構都太過驚人,使它無法實體化(確定化),但是心智自有其奇蹟般的力量,會設法脫離這種兩難困境。」——讓我們來看看,心智怎麼樣來藉助那奇蹟般的力量 。當我們對二次多項式 x2 -1=0 作因式分解時,可以藉助以下的式子 x2 -x+x-1=0,也就是說,我們將不存在的視為 -x+x, 因而得到因式分解的最後結果 (x-1)(x+1)=0, 從這個式子我們還可以確定以下的求解: (x-1)=或 (x+1)=, 即 x=-1 或 x=1。 這意味著什麼?零不但是巧妙的偽裝者,而且零還可以「無中生有」。可見,在我們面對世界「是空」、「是有」的兩難處境時,零——在上一段裡,那沉默之中所顯示的東西——已經給了我們深刻的啟發,正如同作者所說的,讓我在這裡重複一次:……當我們看破這一切區別,「存在」與「不在」皆是偽觀念,世界「是空」、「是有」皆是「任我們選擇」。

  是否,那沉默之中所顯示的東西就是固定不變的?讓我們從最末章再翻回最首章(順便配合此書作者那種百轉千迴的思路),作者回答了我們
:「這永遠沒有完成之時,而且會不斷發出誘人的召喚,令人想深入,卻又永遠無法完成,這正是零的最佳寫照。」我們又要問:這麼說來,那沉默之中所顯示的東西是變動不居、無法定位的嗎?作者表示:「零也是事物的平衡點,它是無限小與無限大的中繼站,它是空無與萬有的交匯處,它位於正數與負數的中心,它因而更是座標系統的樞紐,讓我們得以安全地在座標系統上定位,來回穿梭。」雖然零看起來是某種平衡點,可是零也帶來了無限虛空的曠野恐懼,不是嗎?針對這樣的問題,我很喜歡作者以下象徵性的回覆:「即使在自我破滅時,沒有格線的座標空間依然存在
身處於那看似無限、無中心的空間,而我們卻可以將我們的運動慣性參考系統,隨意設定在此空間的任何位置!」(這呼應了作者對於愛因斯坦相對論的解讀)接著,作者引述了巴斯卡在《沉思錄》的這段話:「可見世界……為一無限球體,其中心無所不在。」作者又繼續將觀念引渡到這句古希臘哲語:「人是萬物的尺度」,正是因為人是萬物的尺度、正因為世界其中心無所不在、正因為我們可以將自身的參考系隨意設定於空間任一處,所以作者領悟出了那沉默之中所顯示的東西。我們可以再連結到上一段末尾,我所重複的那段話——顯然從這樣的串連,我們便可以看出作者藉由「零」所想要表達的世界觀與形上學信念。

  讓我再多談一點。作者在這本書最後的那句話:「不存在的無,正是無之所在。」──還蘊涵著整體、圓滿與完整的深意!所以作者在關鍵之處提到了「碎形」(在型態上自我相似、自我相仿,而蘊涵重複結構之整體性的幾何概念),那正呼應著這樣的概念:零既包含全部、也包含於全部之內 。作者引述小說家 Virginia Woolf 的段落說 :「一件事突然強烈地震撼了我……我望著前門旁的花床,『那才叫完整!』我說。我望著枝葉舒展的植物,一切豁然開朗,花本身是泥土的一部份,它像一個環般圈住了這朵花的本質;這才是真正的花:部分是泥土,部分花。」作者繼續說
:「竭誠努力的結果是到達零的境界,……隨著人世的一再淨化,零的價值也不斷增加!」談到這裡,我還要串連回上一段末尾,所提到的:「人是萬物的尺度 」——作者想像著自己是 Lorenz Oken, 在旅行中頓悟到生命的本質:「因此生命只是一個數學問題——它不斷昇華,最後終於成為人!神是無限的力量,但人是無限的延伸!萬物都源自海洋黏液,因為愛神正是自海洋的泡沫中誕生。不斷增加的負數,穿過黏液往下擴展,而往上延伸的,則是不斷增加的正數,經過零,乃至於人!」

  我幫作者串連來串連去的,也該到了尾聲。但是請允許我再作最後一次的串連,那就是象徵輪迴與環繞世界的 Ouroboros 圖,字義便是「吞食自己尾巴的蛇」,在古代它暗示著自己的頭吃自己的頭的困境以及生死交會的矛盾,可是它也正形成一個圓——「零」的原型。如果這條蛇再扭動一下,稍作變形,就成了代表無限的「∞」符號。如果我們把蛇頭表示為「無限大」,而蛇尾表示為「無限小」,那麼「吞食自己尾巴的蛇」也正是象徵著無限大與無限小的契合與交會,它們彼此生成也彼此相扣,它們由零而起,也由零而終。那「吞食自己尾巴的蛇」看似運動不止,卻又在競逐之間獲致平衡,它涵蓋整個世界從無限大到無限小的事物,它卻告訴我們:它只是一個零,匯集矛盾、圓滿與創造之源於一身的「不存在的無」,而它竟是「無之所在」!Robert Kaplan 教授在這本書談的不只是零,他更想要談的是修行觀與世界觀,那修行的方式正是(我們再回到這本書最首章的第一句話
「那似乎空無一物;但是如果你洞悉它,就能看透整個世界!」

如果你面前有個大碗,裡面放了七顆蘋果,這個「七」到底是屬於誰
?它不屬於放置蘋果的大碗,它也不屬於任何一顆蘋果,甚至不屬於你最後數到的那顆蘋果,因為你隨時可以調換蘋果的的次序,那麼,這個「七
」到底是屬於誰?聰明的數學家說,這個「七」是包含七個物體(元素)的集合所指涉的對象。但是,如果你吃掉其中一顆蘋果,「七」又跑到哪裡去了呢?如果把蘋果一顆一顆都吃完,那麼碗裡面只剩下零顆蘋果,這個「零」又是指誰呢?聰明的數學家說,這個「零」是不含物體的集合所指涉的對象。然而,數學家這時候也不免會皺一下眉頭,因為「不含物體的集合」是什麼東東啊?「不含物體的集合」就是「空集合」,要讓「零
」存在就必須令「空集合」存在,所以集合論最重要、最基本的公設是:有個集合存在,即空集合,它不包含有任何元素!(請參看我的另一篇文章《從集合論公設「空集合存在」談起》所謂的公設便是,說不出所以然的定理,換句話說,就是沒它不行,可是又沒有什麼道理的道理。

  為什麼不包含任何元素的集合會存在呢?數學家們也感到疑惑,更大條的是,現代數學可以說是建立在空集合之上的。因為空集合存在,零於是存在,而包含一個空集合的集合被視為是1的定義,再來,零與1必須存在,所有的數字才能夠從零與1產生出來。換句話說,整個數學大廈的建築架構是:包含空集合的集合論定義出了零與1等等的自然數(然而,並非是所有數學家皆認同集合論比自然數更為基礎,也就是說,自然數的觀念也可以是不源於集合論),接著自然數與代數算術的結合,發展出了囊括有理數、無理數、實數、複數……的──主要數學分支──數論、幾何學、分析學與應用數學等等。追根溯源,難怪這本書《從零開始——追蹤零的符號與意義》( The Nothing That Is —— A Natural History of Zero )的作者 Robert Kaplan 教授會強調 :「 一如自零衍生而出的數學, 零既包含全部、也包含於全部之內。」(有趣的事情是,集合論裡面說「空集合是任何集合的子集」,或者說「空集合是任何非空集合的真子集」,如果不這樣便會產生矛盾。本書作者並沒有提到這件事。在這裡提醒他,他一定會很樂意加入他的書裡,因為這意味著任何事物與概念都包括空無自身
!正呼應了作者上述那句話的最後一小段:「零也包括於全部內」。)
作者在這本書的第一句話也寫道:「零的形象,看似空無一物;但是如果你洞悉它,就能看透整個世界!」

  按照上面的說法,「零」似乎屬於任何東西,它卻要計算不存在事物的總數,這種深奧之處,使得作者對於「零」有更多超越數學的沉思與觸發──這本書的突出之處,就是那格局之高、所謀之大,涵蓋考古、數學
、物理、文學、詩味與禪解的智性視野。這樣來說吧,對於原本有七顆蘋果的大碗來說,零可以是碗內葡萄的數目,也可以是碗內柳丁的數目,其實任何東西都可以,這麼說來,零不但無所不在,而且無所不是,盡繫於你的悟性與選擇!這讓我們想起佛學思想的精隨「諸法自性皆空」,萬有來自空無,也回歸空無,不生不滅,不垢不淨,不增不減。亦如作者在此書最後一句話所說的:「不存在的無,正是無之所在。」當我們談論無,無不在那裡,無卻正在那裡;無不只是在那裡,它還是自己轉化的任一事物(葡萄、柳丁),也是自我繁衍的相對事物( 1 與 -1、x 與 -x、電子與正子、物質與反物質),當這些事物再度合一,一切還是不在那裡,而回歸於無。也正是如此,「零」超乎了人們的想像,它在歷史上帶給人們各式各樣的理解與感受,有神祇般的喜悅,也有對於惡魔般的恐懼。

  零在早期歷史與思想中的歷程充滿了陰謀、偽裝與誤解,就如同最早將零傳入西方的印度旅者生涯一般。零的形象在古老印度是神祇的象徵,是匯聚創生與毀滅力量於一身的宇宙運行之理,例如在印度教與佛教密宗所使用的象徵性圖案——曼陀羅——像是零與碎形彼此結合的形象,代表修行能量的匯集點。可是在中世紀的西方人眼裡,東方是古老強大的異教中心,零同時也被視為邪惡、黑暗與蠱惑之源,迷信使得虔誠的西方教徒極度憎恨零,同時把零遺棄到神秘學世界。在煉金術裡,零的形狀就像是象徵本體轉化而「吞食自己尾巴的蛇 」的 Ouroboros 圖,類似的圓形在魔法中處處可見。直到十三、十四世紀──零以及阿拉伯數字在歐洲的商業貿易獲得成功的運用──之前,零在西方都被當作是隱晦而魅惑人心的「女妖之歌」。在發現新大陸的時代,地圖製作家會用風與蛇填補地圖上的空白角落,並且將未經探勘的海域標記為「妖怪地域」,只有當人們踏進那些未知海域,人類才從啟蒙時代轉進工業革命時代。時代遞變,「零」也繼續變換形象,等待人們發掘潛藏於零的更多秘密。

  如同作者所說的,古印度的智慧閃耀著比西方歷史更亮眼的光芒,當人們發現零可以兼容一切事物的同時,這個一體兩面的零——完美的圓形——就會在我們面前改變文明的方向。無怪乎作者感觸地寫下:「它不僅是一個數字,也常用來比喻絕望與喜悅;它代表空無,卻又具有實質意義;它是萬物肇始的起源,卻又是謎中之謎。……我們在追蹤零的符號與意義曲折複雜的演變歷程時,亦將看到數學隨之發展與應用的過程──數學不僅為人所創造,亦為人類造福。」數學帶動了工程學的蓬勃發展,科技革命同時改變了人類文明的面貌,0與1的數位記號填充了我們熟知的電腦世界,電腦應用又反過來加速工程學的進步,如果我們說工程學致力於導出與解釋零的訊號,這絕非是誇大其詞,因為函數圖形的最大值與最小值都必須依靠斜率為零的計算,尋找「零」變成是工程學裡決定變數適用範圍的手段。可是零在人們滿心期待的時候,也會露出猙獰的面貌,零有時候是衝突的和解者,它有時也是戰爭的發起人
,當代物理學就非常害怕在方程式裡導出「零」,廣義相對論裡的零(除數為零產生了黑洞)讓愛因斯坦搥胸頓足,因為黑洞破壞了宇宙和諧的結構,量子力學裡的零讓眾多的物理學家吃盡苦頭,因為零把量子塑造成無法控制的搗蛋者(例如量測距離為零、體積為零使得電子的能量變成無限大)。在不同的年代、不同的領域中,零有時極其神聖,零有時被視為惡魔,零有時真的存在,零有時只是虛構之物,然而不管「零」要如何被界說,在關鍵的時刻,零總會變換面貌在人類發展的十字路口與我們相遇,零或者阻礙、零或者導引我們,直到它變成不可形容之物。

  已經到了該結尾的時候。這篇文章是我第二次導讀《從零開始》,把我在上一篇導讀的未竟之處給補足。連著四個篇幅的文章,我導讀了《零的故事》(Zero:The Biography of a Dangerous Idea)與《從零開始》,這陣子,我真是三生有幸能夠攬讀這兩本──點線面皆具──的好書,讓我在短短時間內智性大開,宛如遍遊人類與「零」之間各個階段與各種層面的糾纏史(該怎麼說,這兩本書實在是太過驚人,我每讀一次都有新的聯想、新的研究方向)。對我而言,如果沒有這兩本書的「點醒」,我還不知道零與無限之間的關聯竟然是如此密切──從古希臘人對於無窮的恐懼
,到古印度人祭拜的濕婆神,到中世紀歐洲對於空無的排拒,到十七世紀科學革命的「微積分基礎」爭論,再到詩人筆下對於零、無限種種的沉思與抒發──一次就把我腦中關於零與無限之間的脈絡給聯繫起來!「零」不只是阿拉伯數字後面的零,如同一九九六年諾貝爾文學獎得主,女詩人辛波絲卡所說的:「我偏愛自由無拘的零/勝過排列在阿拉伯數字後面的零。」如果我們熱情擁抱零 , 或許還可以體會美國作曲家 Gershwin 所寫的歌詞 :「我一無所有/但是一無所有卻令我感到富有!

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