其实 , 莱布尼茨发现二进制的契机很简单 , 完全就是水到渠成 , 一蹴而就的结果 。从数学认知的规律考虑 , 具备数学基本素养的人只要熟悉了进位制理论,提出任何进位制都是平凡的推论 。事实上,任何一个比1大的自然数都可以作为一种进位制的基数,理论上可以构造出无穷多种进位制 , 这在数学上是一个极为简单的常识 。
莱布尼茨1663年暑假去到耶拿大学学习数学,老师是魏格留斯(Erhard Weigel)教授 。魏格留斯对古希腊的数学思想研究颇有心得,崇尚毕达哥拉斯和柏拉图的数学观,认为物质世界的和谐符合数学法则 。莱布尼茨深受老师思想的启迪 。1672年,魏格留斯在耶拿大学的学刊《Joham Meyer》上发表了《圣十结构》一文,系统地提出了四进制的概念 , 用0、1、2、3来表示所有的数 , “满三进一” , 象征着“三”是完满 。不久,莱布尼茨写出《二进制算术的阐释》手稿 。毫无疑问,莱布尼茨无论是从老师的课堂上或者从老师的论文里,熟知进位制理论是没有疑义的 。
从莱布尼茨的《论中国人的自然哲学》中我们知道,莱布尼茨非常熟悉进位制的历史,他提到,古罗马人曾经使用混合五进制和十进制的算术,提到历史上出现过四进制和十二进制,他明确地写道:正是魏格留斯的四进制 , “给了我一个机会 , 提出一切数都可以用二进制的0和1写出 。”
由此可知 , 莱布尼茨发明二进制是受到他老师的启发 , 与伏羲卦图没有关系 。有人诟病莱布尼茨,质疑他有意掩饰受到伏羲卦图启发而发现二进制,是没有事实依据的 。莱布尼茨从来没有把二进制的发明权据为己有 。他反而大力吹捧是伏羲早在他四千年前就发明了二进制,他还把这个重大发现归功于白晋 。
事实上,各种进位制的计数方式早已存在于人类的社会活动之中了 。在世界文明的发源地,古巴比伦人第一个发明了位值制,使用过六十进制,玛雅人使用过二十进制,中国独自发明了位值制,是最早使用十进制的 。商代甲骨卜辞中就有了1—9的数码和位值制的记数法,战国时期出现了十进制的筹算记数,以空代表0,非常先进 。太平洋上的芒阿雷瓦岛的部落早在1450年之前就在使用二进制,至今,波利尼西亚和澳大利亚的有些土著居民还在使用二进制5 , 其实,数学家的所谓发明 , 也就是把人类世俗生活中的计数方法进行了数学化的处理,所以,发明二进制谈不上是什么了不起的数学成果 。
其实与莱布尼茨同时代的数学家洛布克威兹(Y.Lobkowitz)在1670年出版的《双面数学》中,也有讨论十二进制和二进制的内容 。莱布尼茨也许不知道 , 在莎士比亚那个时代,英国有一位才华横溢的数学家哈里奥特6(Thomas Harriot),他遗存的手稿里有大量数学和物理原创性的成果 。因为当时没有科学类期刊,这些成果无处发表 。哈里奥特1603年的手稿《数学计算与注解》中,就有详细论述二进制算术的内容,理论结构几乎与莱布尼茨的相同,用0和1作为基本计数符号,命名二进制为Binary numeration,提出了加减法以及乘法运算法则,还讨论了用连分数的形式表示二进制的相关问题 。
注释
1、胡阳、李长铎 《莱布尼茨二进制与伏羲八卦图考》 上海 上海人民出版社 2006 年
2、见R.Widmaier编:《Leibniz korrespondiert mit China: Der Briefwechsel mit den Jesuitenmissionaren (1689—1714)》 Frankfurt am Main:Klostermann. 1990
3、陈乐民主编 莱布尼兹读本 南京 江苏教育出版社 2005年11月