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符號能夠解決的問題

我們先來簡要介紹一下戈特弗裡德·萊布尼茨。

戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨(1646—1716)是德國哲學家、博學家,也是一位偉大的思想家。他提出了諸多觀點和發現,還與牛頓同時各自發明了微積分(我們高中數學所學的導數和積分)。不同的是,牛頓將微積分作為物理和化學的一種計算工具,而萊布尼茨則對科學不怎麼感興趣,甚至到其生命後期,他都不能算是一位數學家。但在符號和符號處理方面,他卻是一位有著高深造詣的思想家。

下面是萊布尼茨關於算術的觀點。我們想通過數字計算得出某塊土地的面積,以便給出合適的價格。但數字只是一個抽像的概念,並不是實體的存在,沒有質量,也沒有體積。那我們如何將數字與計算聯繫起來呢?自然是通過符號。

萊布尼茨發現,我們每寫下一個有效數字,頭腦中必定是早已有了確定的系統,即特殊的十進制(基數為10)計數法。每個數字都可以用十進制計數法表示出來,當然,也可以用其他方式表示一個數字。〔萊布尼茨被認為是如今廣泛應用於數字計算機中的二進制(基數為2)的創始人。〕最重要的是,萊布尼茨堅持認為純粹的抽像數字(如數字「14」)與我們實際寫下的具體的符號表達式(如十進制數字「14」、二進制數字「1110」、羅馬數字「XIV」)之間是有差別的。

他發現,人們在計算矩形面積的過程中使用的是符號表達式,而不是單純的數字。正如第8章所解釋的符號處理過程那樣,我們將表達式分別進行化簡和重組,最終產生新的符號表達式。如果計算無誤,不管我們求的是土地面積,還是湯米和蘇濟的年齡,最終結果都可以用新的表達式代表。

當然,符號表達式的核心並不在於我們必須將其寫在紙上,我們也可以在腦海中完成所有計算。但是如果你的記憶能力有限的話,寫下來也是可以的。

萊布尼茨想知道是否有能夠覆蓋切線、面積等更廣闊領域的符號化的解決方案,並在此基礎上發明了微積分(導數和積分)。