1.1 巴比倫泥板上的未知數:收成、利息與二次方程#
一塊要學生抄寫的泥板#
西元前約 1800 年,古巴比倫王國的書記學校(edubba,意為「泥板之屋」)裡,未來的稅吏正在練習一道題:
「正方形面積加上邊長的 2/3 等於 35/2,求邊長。」
用今天的記號就是解 \(x^2 + \frac{2}{3}x = \frac{35}{2}\)。漢摩拉比法典時代的抄寫員沒有任何符號,他們把解法寫成一步步的食譜:「取 2/3 的一半,得 1/3;將 1/3 自乘,得 1/9;加到 35/2 上……」——這正是配方法的完整流程,比古希臘人早了一千多年,比我們課本上的公式早了三千五百年。
為什麼巴比倫人需要二次方程?#
答案不在哲學,而在經濟制度。
兩河流域的農業建立在兩件事上:灌溉網絡與借貸。穀物貸款有法定利率(約 20%/年),土地以矩形丈量後按面積課稅。一個典型的經濟問題會自然長成二次方程:田的長與寬共 10(周長資訊),面積已知(面積資訊),求長與寬——即解 \(x + y = 10,\ xy = 21\),等價於二次方程。記帳、分遺產、算複利,全部會撞上「知道和與積、反求兩數」的問題。
換句話說,二次方程在巴比倫不是數學遊戲,而是官僚制度的日常工具。泥板 YBC 6967 的題面甚至帶有諷刺:「長比寬大 7,積為 60」——很可能就是某類實際丈量問題的課堂化。
一元二次方程的巴比倫解法#
對 \(x^2 + px = q\),書記員的食譜是:
這正是 \(x = \frac{-p + \sqrt{p^2 + 4q}}{2}\)。他們甚至知道負根「不合理」而直接捨棄——在丈量與分穀的世界裡,長度不可能是負的。
更驚人的是泥板 Plimpton 322(約前 1800 年):一張列有上千組畢氏三數的表格,精度遠超需要。學界至今仍在爭論它是三角函數表、教師出題的參數清單,還是求倒數的副產品——但無論哪種解釋,都指向一個結論:這是「標準化作業流程」被制度化傳授的證據。
為什麼沒有符號?#
巴比倫數學用六十進位楔形數字表達一切已知量,卻始終沒有「未知數符號」。解法寫成對具體數字的操作步驟。原因可能有二:
- 書記員的身分是技術官僚,數學是職業技能,像駕照一樣「會操作就好」;
- 沒有發展出「證明」的文化——解法正確與否由結果對不對(穀物分得平不平)檢驗,而非由邏輯檢驗。
這個缺口要等希臘人來補。而希臘人補上邏輯的同時,也種下了另一個更深的困擾:他們拒絕接受「未知數」作為獨立對象,硬要把代數畫成線段。下一節,我們就看這場長達千年的「幾何固執」。