代數
虛數
虛數源於一個看似不可能的問題:什麼數自己乘自己,結果會是負數?普通的數都辦不到——正數乘正數是正數,負數乘負數也是正數。於是數學家乾脆造了一個,把它叫作 i,規定 i × i = −1,使它成為負一的一個平方根。從這顆種子,長出了所有的虛數:2i、−5i,等等。
i 絕非毫無用處的怪東西,反而是人類發現的最實用的工具之一。把它和普通的數搭在一起,就得到複數——寫成像 3 + 4i 這樣——它們的行為像一個平面,而不再是一條直線。工程師天天都靠它來描述交流電、無線電波和各種振動;沒有它,現代電子技術和量子物理幾乎都沒法寫下來。
唯一要丟掉的,是這個名字本身。"虛"字最初是一句譏諷,出自那些認為這些數是假貨的懷疑者之口。它們並不假。它們和那個讓你帳戶出現負數的 −1 一樣真實、一樣有用。名字流傳了下來,但當年的嘲笑是錯的。
i² = −1, so i is a square root of −1
定義 i 的唯一規則——每個虛數都由它構建而成。
這個帶貶義的稱呼來自笛卡兒,他在《幾何學》(1637 年)中用了法文 "nombres imaginaires"(虛的數)。用 i 表示負一的一個平方根,見於歐拉的著作(約寫於 1777 年,1794 年身後才出版),並由高斯於 1801 年推廣開來。如今工程師常改寫成 j,以免和表示電流的 i 混淆。
另見