《翻轉你的數學腦》

醒報編輯 2021/12/13 19:58 點閱 3965 次

正常的情況下,很多人都盡量逃避數學,即便我們都知道數學很重要。數學究竟如何影響我們的生活,微積分、圖論、統計學跟我們有什麼關係,大家又為什麼要在學校學那麼多公式,這答案卻沒有多少人知道。

作者斯蒂芬‧布伊斯曼在本書中帶著讀者橫跨數千年,踏上環遊世界的旅程,探訪那些對數學有著全然不同概念的傳統社會、原始部落,讓大家知曉不同數學領域意想不到的起源,以及數學有什麼用。

也讓我們理解微積分如何應用在自動駕駛、自動溫控,還有圖論如何讓Google地圖與Netflix越來越好用,以及大數據年代,統計學如何動搖我們的認知。幫助人們比以往任何時候,對數學能有更好的掌握,並深刻感受對數學有更好的理解可以讓我們更了解這個世界。

在蔚藍的天空下,有個人正駕著船,沿著亞馬遜雨林心臟地帶的邁西河順流而下。河岸上有個小部落,幾乎從未與外面的世界有過接觸。這個人每年都會來一次,希望帶回去盡可能多的巴西堅果、橡膠和其他的天然物產。他的船上照例滿載著威士忌、菸草,還有更多的威士忌,來做交易。

沒有數字的生活

和皮拉罕人做生意是一種挑戰。他們和外界做了200年的生意,仍然只懂幾句葡萄牙語。幸運的是那已經足夠讓這個人得到自己想要的東西:價值不菲的巴西堅果和橡膠,其價格足以讓其他商人妒羨不已。

然而,價格差異幅度極大,有時候皮拉罕人用一桶巴西堅果交換一根香菸,有時候一小把的堅果就要價整包煙草。除此之外,事情很簡單,皮拉罕人從他的船上挑選貨物,直到他開始抗議為止。

皮拉罕人用完全不同的態度看待交易。雖然巴西商人搞不清楚他們的威士忌或菸草價值多少,皮拉罕人卻不認為這有什麼問題。他們沒有數字的概念。他們不用固定的價格,因為他們不知道怎麼做。他們也看不出有什麼理由要這麼做,但是他們心裡對不同的商人有著清晰的印象。他們知道哪一個誠實,哪一個總是想少付一點。

皮拉罕語中沒有數字

這些都是丹尼爾‧艾弗列特的發現,他是一位美國的研究人員,曾在皮拉罕人中住過好多年,是極少數能說皮拉罕語的外來人。

艾弗列特發現皮拉罕語中沒有數字。他們有時候談及一個大約的量,卻甚至沒有「一」這個字(他們也沒有「紅」這個字,還有表達完成式的方法)。這使得皮拉罕是極少數完全不使用數學的文化。他們的語言(就像很少數的其他語言)沒有關於直線、角或其他幾何概念的詞。由於數學的存在只有5,000年,這個特殊的社會提供了關於我們的過去獨特的一瞥。

這樣一來,我們的文化和皮拉罕文化之間就有著巨大的差異。他們並不在意記錄東西的價值,知道現在的時間,或者有沒有足夠的錢撐到月底。他們沒有貨幣,而是以貨易貨。

只聚焦當下時空

這一切之所以可能,是因為他們的群體很小。每個人彼此相識,只有活著的人才重要。他們也不追蹤家譜;一個人若是死了,一旦所有認識他的人都死了,他也就被遺忘了。皮拉罕人的生命只聚焦當下的時空。

在這樣一個文化中,對數學並沒有什麼需求。在皮拉罕人的堅持要求下,有段時間艾弗列特嘗試要教他們數學,卻徹底失敗了。八個月的時間,每天艾弗列特教他們數字和幾何形狀,要他們畫一條直線,或者把1到5依序排列。然而,那段時間內,他完全教不會他們任何數學知識。

他們只是沒有學習數學的能力?或許他們還是行的,可是皮拉罕人對於外來的知識似乎不感興趣。他們不相信問題的答案會有對有錯。當艾弗列特提示數學問題的答案可能不對時,他們畫一些符號,或隨便寫下幾個數字。有時候,他們完全不理數學,逕自談論那天發生的事。就算叫他們連著畫兩條直線,對他們而言也算太超過了。

沒用數學仍生存著

聽起來很像以前我自己的數學課,除了皮拉罕人是自願上課的。雖然在數學的學習上沒有什麼進展,艾弗列特總是會做些爆米花,這是讓大家聚在一起,知道彼此近況的好機會。或許這和我高中的時候沒什麼太大差別。

這個世界上只剩下很少的文化不使用數學,皮拉罕是個極端的例子,他們根本沒有數字相關的詞。但是在巴布亞新幾內亞,有一些部族是有那些詞語,不過幾乎不使用。他們沒有用到數學,卻也生存下來了。

羅伯達人住在諾曼比,巴布亞新幾內亞較大島嶼東面的一個小島。他們使用身體的部分來計數,例如在他們的語言中,「6」的字面意思就是「一隻手再加上另外一隻手的一根手指頭」。但是並沒有什麼用處,因為在我們用到數字的情況下,他們覺得沒有理由需要這麼做。

以物易物

以貨幣為例,我們用錢來買東西,每件物品都有一個數字代表的價錢。羅伯達人也有貨幣:硬幣和紙鈔,他們可以用來交換歐元或英鎊,但是不能在社交場合中以金錢作為禮物。

他們收到一份禮物,稍後必須要回贈完全一樣的禮物;如果鄰居在一個場合中送給他一籃番薯,他必須在後續場合中回贈一籃一模一樣大小的番薯。不能是金錢或其他同等價值的東西,必須是數量剛剛好的番薯。

對我們而言,「數量剛剛好」是指番薯的數目一樣多,羅伯達人從來不數籃子裡番薯的個數,他們只是大約估計一下。他們看看籃子是全滿,還是半滿。如果沒有全滿,你可以多少再加一些,讓它看起來沒有什麼差異。

用其他事物類比

其他的情況中,羅伯達人也不用數字。當我們談到年紀、長度或時間時,很快就會訴諸數字:幾歲,幾公分或幾英吋長,或幾分鐘前發生了什麼事。羅伯達人當然也談論這些事,但他們會通過與他們熟悉的東西做比較,來描述某個東西有多長,例如一條鍊子是前臂的長度。

聽起來類似我們的英呎,只不過並不是用來作量度的單位。對他們而言,兩腳長或兩前臂長都是無稽之談,如果東西比一個前臂還長,他們就和其他的東西作比較。

描述某個人的年紀,羅伯達人會說跟嬰兒、孩童等一樣大。時間的描述也一樣,例如,需要的時間和從村子到下一個島的旅程一樣久。沒有數字,他們也活得好好的。

受過西方教育不一樣

巴布亞新幾內亞的另一個部族尤普諾人對此絕對表示同意。他們的村落在瑪當省2,000多公尺的山上。和羅伯達人一樣,他們也用身體的部分來做計數。要表達一個數字,就說出對應的身體部位的名稱或者指一指那個部位。

尤普諾人也會用枝條來計數,一次一條的放下。因為他們居住的地方並不那麼偏僻,部族裡大多數的年輕人都受過一些西方教育,他們用類似英語的巴布亞皮欽語來數數。

尤普諾人因此有三種計數的方法,但卻不是經常使用。他們給每樣東西一個固定的價值,但並非以多少個硬幣來表示。他們把貨品擺成一堆堆,每堆價值都是一枚10托伊的硬幣,托伊是巴布亞新幾內亞的貨幣中較小的單位。

一堆菸草要比一堆食物之類的來得小堆,你不能只買一根香蕉,你必須買和那枚硬幣一樣價值的一堆香蕉。這讓他們免於找零的麻煩,因此幾乎不怎麼需要計數。

用豬隻計算嫁妝

不過有個非常重要的例外,那就是嫁妝。尤普諾人的嫁妝主要是豬隻和金錢,而他們有兩種計算方式。他們大聲地數,有些用身體部位,有些則用枝條。這麼一來就免除了混淆,畢竟每個人計數的方式不同。這個時候,枝條就是個追蹤記錄的好方法。

既然尤普諾人花那麼大力氣數清楚嫁妝,研究人員想或許可以利用嫁妝來教他們數學。他們問部族裡的一個老人,「你需要19頭豬來作嫁妝,你已經有了8頭,你還再需要幾頭?」答案出人意料之外:「朋友啊,我沒錢再買一個老婆了。我到哪裡去找那8頭豬?再說,我也老了,沒那個精力了。」

總而言之,這些部族不使用數字,也能存活。可是,難道他們量度東西也不需要數字嗎?他們難道不需要起碼懂點數字、長度、距離來建造東西或找到道路?顯然沒這個需要。皮拉罕人、羅伯達人、尤普諾人,還有很多其他文化,不靠數學也能做這些事。

建造船隻沒有藍圖

有一些巴布亞新幾內亞的部族會建造獨木舟。由於這個國家就是由島嶼組成,他們也沒有別的選擇。至少在以前,這是他們由一個島到另一個島唯一的旅行方式。尤普諾人居住在山上,他們沒有這個需求,但是沿著海岸的部族就需要堅固的船隻,才不至於在海上突然沉沒。

他們建造時,沒有標準量度的藍圖,以及樹幹厚度的規定,他們靠的是經驗,把新建的獨木舟和從前的作比較。

他們以簡單的量度方式來支持他們的經驗,不是捲尺或直尺,而是前臂,或者像基里維納群島上的人們,用的是姆指及手掌。這讓基里維納群島上的人們在量度上更為精確。也該如此,因為這些島嶼很小,人們多半時間都在海上,因此他們對量度獨木舟十分謹慎,雖然他們從不改變基本形狀。

祖先的智慧

比起獨木舟的大小及形狀,更為重要的是木頭的厚度。如果太薄,很容易受損;太厚,則獨木舟的載重量就減少。巴布亞新幾內亞的部族並非用什麼精確的方法來測量木頭的厚度,他們有些用腿,有些發現可以用快速的一擊,聽出木頭是否夠厚,因而獨木舟是安全的。通常在下水之前,他們並不知道獨木舟的載重量。

島上還是需要建造各式各樣的東西,例如跨過河流或山谷的橋梁。顯然你在事前無法測試一座橋,或從它的形狀判斷它是否安全。這些人如何知道一座橋是否足夠堅固,還是一個謎。他們這麼做,已經有很長的時間了,沒有人記得他們的祖先是如何開始這麼做的。

大腦自己會處理數學

有各種不同文化,幾乎不使用數學。就算會用,就算有數字系統,他們也沒有使用的需要。他們能夠相當準確的估計長度和數量,這樣就省了很多時間和麻煩。

可是,這怎麼可能呢?是什麼讓我們不用數學而能夠進行貿易、供給食物、建造橋梁?最近幾十年,科學已經找到這個問題的答案。我們使用大腦的某個部分來處理數量。這就是為什麼就算我們從沒學過其背後的數學原理,還是能夠估計長度,或識別正方形。
(興韻/輯)

《翻轉你的數學腦》
作者:斯蒂芬․布伊斯曼
出版社:時報出版

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