知乎回答 · 2014

对数比指数先发明原因何在?

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这是我在问题《数学里的 e 为什么叫做自然底数?是不是自然界里什么东西恰好是 e?》里的一部分回答。

有趣的是,历史不走寻常路,对数的发明居然是早于指数!

这就相当于先发明减法符号,再发明加法符号。

1614年,纳皮尔发明了对数和对数表。

1637年,法国数学家笛卡儿发明了指数,比对数晚了20多年。

1770年,欧拉才第一个指出:“对数源于指数”,这时对数和指数已经发明一百多年了。

我认为造成这个现象的原因有三个:

  1. 纳皮尔首先发现的是大数运算中有对应比例关系,这种关系可以用来简化计算,而不是考虑求指数逆运算的。

  2. 指数运算大家一直用,不过是用自乘的方法算。笛卡尔发明的是指数运算的符号和规则,简化了这种运算。对数和指数是不同目的下的发明,一开始人们就没有意识到两者之间的关系,直到一百多年后,欧拉才把这种互为逆运算的关系明确下来。

  3. 后人喜欢把容易的运算说成正运算,难的运算是逆运算,例如加法易,减法难,这是认知路径的先后造成的。

我们现代人是这样学习的:

先学指数,再学对数,指数是正运算,对数是逆运算。我们直接学习了结论,一开始就明确谁正谁逆。但其实两者互为逆运算,谁做正都行。

欧拉发现两者关系后,人们在教授数学时,为了认知体验更好,把简单的指数放到了前面,不容易理解的对数则放到了后面。

这就是后人才有的疑惑,就像亚里士多德认为利息的不自然,中国人奇怪“货币”有贝字一样,我们也会惊讶于指数的发明居然会晚于对数。

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