ku do Geometryi, wktóréj oznaczanie długości o kierunkach przeciwnych, wykazało ważność a nawet konieczność używania liczb o znakach przeciwnych, przyczyniła się w wysokim stopniu do osłabienia owego oporu matematyków. Liczby ujemne pozyskują tedy zupełne prawo obywatelstwa w rachunku, a teorya ogólna równań jeszcze bardziéj użytek ich utrwala. Mimo to, jeszcze w końcu ubiegłego i na początku bieżącego stulecia, matematycy nie byli w zgodzie co do istotnego znaczenia liczb ujemnych. Euler[1] nazywa liczby ujemne mniejszemi od zera, przeciwko czemu powstają D’Alembert[2] i Śniadecki[3]. L. N. M Carnot[4] widzi w liczbach ujemnych tylko symbole, służące do zachowania ogólności związków algebraicznych; Wroński[5], zwalczając ten pogląd, uważa liczby dodatnie i ujemne, jako przedstawicielki dwóch różnych stanów jakości, i nie uznaje żadnéj różnicy stanowiska jednych i drugich w Matematyce. Podobny pogląd wygłasza Gauss[6], według którego liczby dodatnie i ujemne przedstawiają, przeciwieństwo pewnych dwóch procesów elementarnych np. przeciwieństwo przejścia w szeregu elementów od elementu A do elementu B a przejścia odwrotnego od B do A. Następny rozwój nauki, a mianowicie wprowadzenie liczb urojonych, rzuciło nowe światło na znaczenie liczb ujemnych, bo pozwoliło proces myśli, który prowadzi do nich, uważać za przypadek szczególny procesu, prowadzącego do ogólniejszych gatunków liczb.
Winiliśmy zauważyć, że i dziś spotykamy u teoretyków wiedzy poglądy na istotę liczb ujemnych, niezupełnie zgodne Duhamel,
stojący na stanowisku Carnota, twierdzi, że nie można nadawać żadnego znaczenia rzeczywistego działaniom arytmetycznym nad liczbami ujemnemi samoistnemi[7]. Dühring widzi w nich właściwie symbole działania, mającego być wykonaném na wielkościach bezwzględnych, a rachunek na liczbach ujemnych uważa za rachunek nad “niemożliwościami„[8], Kronecker[9] wreszcie pragnie je usunąć z Arytmetyki, a równości, w których występują liczby ujemne, zastąpić kongruencyami, w które wchodzi pewna nieoznaczona. Ta teorya znakomitego matematyka jest w związku z jego dążeniem do oparcia całéj dziedziny Arytmetyki i Algebry jedynie na liczbach całkowitych dodatnich.
Teorya formalna działań, która z góry nie jest przywiązaną do żadnej speeyalnéj dziedziny przedmiotów, wprowadza liczby ujemne
- ↑ Euler. Vollständige Anleitung zur Algebra, 1770. Wydanie nowe Reclama, str. 18.
- ↑ D’Alembert, w Opuscules mathématiques, I. [Porówn. Duhamel Des méthodes etc. II. str. 165.] dla okazania fałszywości poglądu Eulera, przytacza proporcyą
1 : - 1 = - 1 : 1.
w któréj, zgodnie z zasadniczą własnością proporcyj, iloczyn wyrazów skrajnych równa się iloczynowi wyrazów średnich i stosunek 1- 1 = - 1 jest równy stosunkowi - 11 = - 1. Tymczasem, jeżeli będziemy uważali liczby ujemne za mniejsze od zera, będzie w pierwszym stosunku 1 > - 1, w drugim zaś - 1 < 1, co nie zgadza się znowu z równością stosunków. „“Prawda, mówi daléj D'Alembert, że, według poglądu Leibniza, liczba - 1 nie jest średnią proporcyonalną pomiędzy pomiędzy 1 i 1, ani -2 pomiędzy 1. i 4., gdyż liczby ujemne wchodzą do rachunku, nie wchodząc do stosunków, ułamki zaś nie są tém samem, co stosunki; przyznaję jednak, że nie rozumiem ani siły ani prawdy tego rozumowania. Rozumowanie podobne obaliłoby wszystkie nasze pojęcia algebraiczne za pomocą niepotrzebnych i sztucznych ograniczeń i było by zresztą słuszném tylko w razie przypuszczenia, że liczby ujemne są niższe od zera, co nie jest prawdą„.
- ↑ Śniadecki w “Rachunku algebraicznego teoryi„ 1783, która pozostanie najpiękniejszym pomnikiem literatury matematycznéj polskiéj XVIII stulecia, mówi [tom I, str. 10]: “Ilości ujemne [u Śniadeckiego “odjemne„] mają swoje jestestwo tak rzetelne i prawdziwe jak i ilości dodatnie, tylko że w sposobie między sobą przeciwnym. A przeto wyrażenie ilości ujemnych nie zawisło od tak dzikich i obłąkanych tłomaczeń, któremi niektórzy autorowie uczących się bałumucą. Jeżeli to jest prawo dla ludzkiego rozumu, że we wszystkich poznawaniach nie może przeniknąć do prawdy tylko drogą porównywania, rozstrząsając naturę ilości, wpada w konieczną potrzebę uważania ich jedne względem drugich, a przeto znaki na wyrażenie tych względów i stanów są mu nieprzerwanie potrzebne...„ Co się zaś tyczy nazwy nadanéj liczbom ujemnym, jako mniejszym od zera [minores nihilo], to ona, według Śniadeckiego, oznacza tylko zmianę stanu, pochodzącą stąd, że pewne ilości zmieniające się stają się z dodatnich ujemnemi lub odwrotnie. “Jeżeli więc, powiada [str. 83], niektórzy autorowie wyrywają się zaraz z tą nazwą przy wstępie, możemy z teraźniejszych i przeszłych uwag rozsądzić, jak mało znnją teoryą ilości dodatnich i ujemnych. Oprócz wielkiéj nieprzyzwoitości, przez którą uczących się wprawiają w ciemne i dziwaczne rzeczy opisywanie, błądzą przeciwko prawom geometrycznym, dając nazwisko powszechne bardzo szczególnemu przypadkowi i wprowadzając niezrozumiany język w tę naukę, która z swéj natury jest stolicą jasności i przekonania„.
- ↑ Carnot zastanawia się obszernie nad liczbami ujemnemi we wstępie do swego dzieła Géométrie de position [An XI, 1803 str. II—XX], oraz w inném sławném dziełku, Réflexions sur la métaphysique du calcul infinitésimal [1797., wyd. 5-e, 1881. str. 173 — 200]. Teoryą liczb ujemnych opiera na następującéj zasadzie głównéj:
“Każda wartość ujemna, znaleziona na niewiadomą w rozwiązywaniu zagadnienia, wyraża — jeżeli odwrócimy uwagę od znaku téj wartości — różnicę dwóch innych wartości, z których większa została wzięta za mniejszą, mniejsza zaś za większą w wyrażeniu warunków zagadnienia„.
Nie będziemy przytaczali ani dowodu téj zasady, prostego zresztą bardzo, ani rozmaitych wniosków, jakie z niéj wyprowadza Carnot, powiemy tylko, że idzie mu przedewszystkiém o wytłomaczenie znaczenia rozwiązań ujemnych, do jakich prowadzi rachunek algebraiczny. Rozwiązania te, według niego, nie mają znaczenia same przez się, wskazując tylko, jakie zmiany poczynić należy w warunkach zagadnienia, aby utrzy- mać rozwiązanie dodatnie. Związki albo równania zachodzą, według niego, tylko pomiędzy wielkościami beswzględuemi pewnego układu; jeżeli zmienimy w związkach tych znaki jednéj lub kilku wielkości, to wzory, tak przekształcone, należeć będą do innego stanu układu, w którym wielkości, ze zmienionemi znakami są odwrotnemi [inverses] względem wielkości w pierwszym stanie układu. Gdybyśmy tych zmian znaków nie dokonali, doszlibyśmy do wartości ujemnych.
Dla uniknienia wyrażeń niewłaściwych, proponuje Carnot wprowadzenie pojęcie wielkości względnéj [valeur de corrélation] dla wyrażenia, mającego zastąpić wielkość bezwzględną przy stosowaniu związków. nie objętych warunkami pierwotnemi. O takiéj wartości względnéj mówi, że staje się ujemną, a odpowiednia jéj wielkość staje się wtedy odwrotną, co odpowiada, według niego, zasadzie, wyrażanéj dotąd nieściśle: “wartości ujemne należy brać w kierunku przeciwnym wartościom dodatnim„. Wartość względna ujemna jest dla Carnota pewną formą algebraiczną złożoną, wskazującą zarazem wielkość i działanie nad niém, jest działaniem, które staje się niewykonalném, jeżeli to wyrażenie ma zostać odosobnioném. Lecz wszystkie te “formy czysto hieroglificzne„ powiada, znikają przez przekształcenia, a formy pierwotne, stosowane początkowo tylko do przypadku, dla którego przeprowadzono rozumowanie, stają się przez to przekształcenie właściwemi i dla innych przypadków.
Ten sam pogląd, jak to zobaczymy, stanowi podstawę teoryi Dühringa. - ↑ Wroński poświęca w swém dziele Introduction i t. d. [str. 159], krótkie tylko uwagi liczbom ujemnym. Dwa związki wzajemne
A + B = C i C - B = A,
wskazują na szczególne znaczenie wielkości B, które — gdy odwrócimy uwągę od daiałań dodawania i odejmowania — występuje w pierwszym z tych związków, jako mające własność powiększania, w drugim zaś, opatrzone własnością zmniejszania. Różność roli liczby B w tych dwóch przypadkach pozwala na stosowanie prawa jakości, a stąd wynikają cechy szczególne, które nazywa stanami dodatnim i ujemnym liczby B. Stany odnoszą się do jakości, powiada Wroński, działania — do ilości; brak tego bardzo prostego rozróżnienia zaciemnił wszystkie dotychczasowe teorye liczb dodatnych i ujemnych.
- ↑ Liczby dodatnie i ujemne, powiada Gauss [Göttingische gelehrte Anzeigen, 1831, także Werke II, str. 176], mogą znaleźć zastosowanie tylko tam, gdzie rzeczom liczonym odpowiadają przeciwne, które, pomyślane z niemi razem, wzajemnie się znoszą. Dokładniéj mówiąc, założenie to ma miejsce wtedy tylko, jeżeli rzeczami liczonemi nie są substancye [przedmioty pomyślane w sobie], lecz związki pomiędzy dwoma przedmiotami. Znkłada się przytém, że te przedmioty są uporządkowane w szereg, w pewien oznaczony sposób, np. A, B, C, D... i że wzajemność [stosunek] między A i B uważamy za równy wzajenmności, zachodzącéj pomiędzy B i C i t. d. Tu do pojęcia przeciwieństwa należy tylko przestawienie [Umtausch] wzajemności, tak, że jeżeli wzajemność albo przejście od A do B uważamy za +1, to wzajemność albo przejście od B do A oznaczamy przez -1. Jeżeli więc taki szereg po obu stronach jest nieograniczony, to każda liczba rzeczywista całkowita wyraża wzajemność pewnego dowolnego wyrazu, przyjętego za pierwszy, do pewnego oznaczonego wyrazu szeregu.
- ↑ Duhamel, Des méthodes etc. II. str. 169.
- ↑ Znaki, powiada Dühring [Neue Grundmittel und Erfindungen, 1884, str. 8. i dalsze] mogą oznaczać tylko działania lub związki, z działań wynikające; znak - nigdy nie oznacza nic innego niż odejmowanie. Jeżeli w wyrażeniu postaci a - x, a jest wielkością oznaczoną, x wielkością zmienną np. rosnącą, to z chwilą, gdy x staje się równém a, poczyna się niemożność wykonania działania. Jeżeli napiszemy a - x = -y, to równanie to nie wyraża nic innego nad tę niemożność. Taka jest, według Dühringa, geneza i znaczenie liczby ujemnéj odosobnionéj. Znaczenie zaś rozwiązań ujemnych wyjaśnia on w sposób następujący:
Jeżeli mamy równanie x + y = a, gdzie x' i y są liczby zmienne, a zaś jest liczba stałą, to równanie y = a - x w przypadku, gdy x jest większe od a, przedstawia niemożność. Kładąc x - a = z, mamy y = -z jako wskazówkę, że y nie może być wielkością bezwzględną. Zastępując y przez z, otrzymujemy równanie x - z = a, gdzie wszystkie liczby [wielkości] są już bezwzględne, a zmieniając tu literę z na literę y — oznaczenie jest tu obojętne — otrzymujemy zamiast równania pierwotnego x + y = a równanie x - y = a nowego typu. Rozwiązanie ujemne daje przeto poznać, że w warunkach zadania mieści się niemożność, i jak tę niemożność usunąć przez zmianę znaku. Dühring stoi tu, jak widzimy na stanowisku Carnota.
Przyjmując rozwiązania ujemne, obejmujemy dwa typy równań x + y = a x - y = a jednym typem np. x + y = a; wprowadzenie liczb ujemnych oznacza tedy to samo, co zastąpienie jedném równaniem dwóch równań różnych. Ten sam fakt powtórzy się, jak to zobaczymy, w teoryi liczb urojonych.
Rachunek liczb ujemnych jest, według Dühringa, rachunkiem niemożliwości. “Mit dem Unmöglichen, powiada on, wenn man es eben als unmöglich setzt und behandelt, muss es in Schlüssen und Rechnungen hantirt werden, sonst bleibt jeder Gedankengang in der Kindheit „ — więc i według jego teoryi ten rachunek “niemożliwości„ ma swoje pewne prawidła, które nie mogą się różnić i nie różnią się od prawideł działań nad liczbami dodatniemi [bezwzględnemi]. Mimo zasadniczej różnicy poglądu, całe następne rozwinięcie rachunku liczb ujemnych będzie zupełnie takie same, jak gdyby liczby te wprowadzone zostały, jako formy nowe, za pomocą określeń formalnych. - ↑ Kronecker. Ueber den Zahlbegriff [l. c. str. 345].
