e有时被称为自然常数(Natural constant),是一个约等于
2.71828182845904523536……的无理数。
以e为底的对数称为自然对数(Natural logarithm),数学中使用自然(Natural)这个词的还有自然数(Natural number)。这里的“自然”并不是现代人所习惯的“大自然”,而是有点儿“天然存在,非人为”的意思。就像我们把食品分为天然食品和加工食品,天然食品就是未经人为处理的食品。
但这样解读“自然”这个词太浅薄了!为了还原全貌,必须穿越到2500多年前的古希腊时代。
(你也知道,穿越剧都很长(>﹏<),不喜欢长篇大论的,可直接跳到后面看结论。)
“自然”的发明
我们知道,人类历史上曾出现过很多辉煌的文明,例如大家熟知的四大文明:古巴比伦、古埃及、古印度河以及古代中国。
但是要说谁对现代文明的影响最大?对不起,四大文明谁都排不上!真正对现代文明影响最大的是古希腊文明,特别是古希腊的哲学、科学思想,是整个现代文明的源头和基石。这里并不是要贬低四大文明,现代文明也从各文明继承了大量的文化遗产,只是相比古希腊要少很多。
现代人的基础教育,无论是什么国家、什么社会制度、什么民族,在教科书里除了介绍自己的古代成就外(如四大发明),还会大篇幅的介绍古希腊的科学、哲学思想,来启蒙学生的心智,这是跨越国界的共同做法。
大家都这样做的原因,就是因为古希腊哲学家发明了科学的思维方法和“自然”(Natural)这个词,在理论中用自然来取代具体的神灵,这是人类文明史上划时代的发明。如果没有这个发明,现代文明可能还会晚出现数千年,所以这是至关重要的进步。
乡泪客中尽在古希腊文明之外的古文明里,人们解释世间万物的运行时,总是要引入神灵等超自然、拟人化的因素。例如,得病了就认为鬼神附体,洪水泛滥就认为天神发怒,石人一出天下就可以造反了,总有一个超自然的神灵在操纵万物的运行。人们偏爱形象而戏剧化的解释,拟人化的神灵恰恰具有形象、戏剧化的特点,最易于接受和传播。现代喜欢希腊神话的人数,也远多于喜欢希腊哲学的。电视里最流行各种奇幻故事,例如狼人、吸血鬼什么的。古代人也一样,不同的是我们知道这是假的,古人则认为是真的,这成为他们理解世界运行的思维定势。
直到公元前624年,泰勒斯的出现,才第一次用自然取代神灵的位置。
泰勒斯被称为“科学和哲学之祖”、“科学之父”、“哲学史上第一人”!(还有比这更牛的称号吗?)炒辣子鸡
其实泰勒斯是个多神论者,他认为神是存在的,是神让万物有了自己内在的规律。但解释万物的运行,不能靠凭空的制造故事,要靠坚实的证据来发现这些规律,并用理性的方法解读。这就是泰勒斯的最大贡献,开创了一套认识世界的全新思维方法,他关注的是证据、规律、理性,而不是神。
尽管泰勒斯提出的理论现在看起来很粗糙。但是人们不再需要像宗教一样,把旧理论看成是不可否定的权威结论。只要有坚实的新证据和理性的推理,旧理论可以被修改或推翻,更好的理论就可以建立起来。这是一种可靠的、可进化的理论体系。相反,宗教是停止进化的、只能膨胀的理论体系,例如你只能解读圣经,但不能否定圣经。
后来的希腊哲学家不断借鉴和发展泰勒斯的理论,建立了“自然”(φύσις)的概念,“自然”代表万物因为本源而发生自然而然的变化。赫拉克利特还引入了逻各斯(希腊语:λόγος,英语:Logos)的观点,用以说明万物变化的规律性。逻各斯原来是指语言、演说、交谈、故事、原则等,这里的逻各斯则主要指一种尺度、大小、分寸,即数量上的比例关系。后来对数的发明人纳皮尔就用Logos和arithmos(算法)创造了单词Logarithm 来命名对数法,经过后人简化变成了对数符号log。
“自然”与美
古希腊的学者还给“自然”赋予美的含义,他们认为规律性就是一种和谐感,数学的比例是种超越肉体感官、只能靠心智才能领悟到的美。毕达哥拉斯就是其中最极端的代表,他对数学美的狂热追求超过
了偏执的程度,美像神一样不可冒犯,毕达哥拉斯主义走向了科学的反面,成了宗教。
外耳道感染毕达哥拉斯主义者庆祝日出
这种宗教的狂热驱动他和信徒们不断的去挖掘“自然”之美,并在数学之外的音乐、建筑、雕刻、绘画等领域发现了大量的比例关系,最有名的是毕达哥拉斯定理(中国叫勾股定理)。毕达哥拉斯认为所有图形中,圆是最对称的,所以圆是最完美的图形。参见毕达哥拉斯学派美学思想(朱光潜)
“自然”思想的意义
雷军说得好,“在风口上,猪都会飞”!就像乔布斯开启了移动互联网时代,泰勒斯则开启了古希腊哲学时代。
古希腊时代是一个科学、哲学大爆炸的时代,原本黑暗的天空中突然爆发出无数的新星:赫拉克利特、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德、阿基米德、欧几里得、希波克拉底等等,都因为得益于这套思维方法,发现了大量的自然规律,成为各学科领域里开天辟地的先贤。
古希腊人还把自然的概念引入社会领域,来分析社会中的现象和规律。例如亚里士多德就曾经激烈的抨击借贷,认为在所有赚钱方法中,利息是最不自然的。
广告招商以自然作为基础,会比人为强制规定作为基础更稳定和可靠。
例如:
英尺(foot)的长度就是根据人的脚长来人为规定,人的脚长差异太大,历史上英尺发生过很多次变化,不稳定,这是不自然的。
而海里的长度则接近自然,如下图,海里是根据地球周长计算的,是1角分的长度,变化就极小。
对比之下,宗教等理论体系的基石并不是自然的,靠的是强制手段来确立的权威,这是不稳定的。当强制手段不再有效时,就会使宗教分裂成各种教派。
自然思想不同于宗教,靠的是坚实的观察证据和理性思维,任何人都可以反复验证,具有可证伪性。这样打下的基础就非常的稳固。正是这种稳定性和可靠性,古希腊思想被越来越多的人所接受,对后人产生了巨大的影响,几乎奠定了现代所有科学领域的基础。
经过2500多年的不懈努力,终于在古希腊文明所铺就的最稳固基石上,人类建立起了现代文明的宏伟大厦。
自然数中的“自然”
古希腊认为像1、2、3这样的数,是事物本身就有的属性,可以用来描述日常事物的数量和顺序,无需过多解释,就是3岁小孩也能快速理解,所以这些数被称为自然数(Natural number)。
但这种朴素的自然观限制了数的范围,无法解释0,负数、分数、小数等数。
古希腊人认为这些数并不自然,是人为了计算而发明出来的,不是自然的数。
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毕达哥拉斯就非常厌恶无理数,无理数的不规律破坏了和谐美。他的门生希帕索斯Hippasus就是因为发现了√2并公布出去,居然被毕达哥拉斯以渎神的罪名被淹死了,这被称为数学史上的第一次數學危機。后人认为毕达哥拉斯也发现了黄金分割率,但因为也是无理数,所以一直秘而不宣。
现代我们知道,没有受过基础数学教育的人要想理解这些数,不仅需要了解更复杂的概念模型,还要熟悉加、减、乘、除等运算方法,只有这样才能完全明白。而更复杂的数,例如无理数、代數數和超越數,也需要了解更复杂的运算。
我们的主角e,就是超越数,既然理解e的含义需要理解相关的运算,而这些
运算最早都和利息有关,所以我们继续穿越。从古希腊再往回穿越4000年,穿越到7000年前的苏美尔文明时代。
利息的发明
7000年前,美索不达米亚的苏美尔人因为发达的农业和贸易,建立起人类最早的文明和城市,参见问题《为什么会有国家?》。
苏美尔人也第一个发明了利息,一起通过一个虚构的小故事来理解利息的起源:∙农民张三经常去城市卖粮食、换日常用品,他发现城里人很喜欢羊
奶,这是一个商机!
∙但是他自己没有母羊,也买不起,于是他找到牧羊人王二小,想租借他的母羊。
∙张三想用大麦作为每年母羊的租金,但王二小想了想,不想把母羊租给他。
∙因为母羊每年都生羊羔,把母羊给张三,虽然有租金,但羊羔的收益就没了。
工作距离∙张三明白了王二小的顾虑,就承诺他只用母羊产奶,如果母羊生下羊羔,羊羔还是归王二小。
∙王二小认为这样才比较划算,于是就答应了租借母羊。
∙张三和王二小到神庙,要在神的见证下订立合同。
余额宝怎么用∙公证人用楔形文字把债务合同刻在了泥板上,并明确了租金和羊羔的归属。
羊羔收益成为租借者的应得利润,这很公平,也很自然。
后来人们发现借钱也应该给羊羔收益,因为这笔钱如果用来买母羊,每年都会有羊羔收益。所以钱借给贷款者,他除了要归还本金,还要归还这笔钱本应获得的羊羔收益。
这个羊羔收益就成为了后来我们熟知的利息,在苏美尔文字中,利息的单词mas原本是牲畜幼崽的意思,随着时间的推移,利息的含义逐渐和牲畜没有了
关系。这和我们汉字中货币、宝贝、财产等词中都含“贝”字是一样,因为海贝就是3000多年前夏商时
代流通的货币。
历史上每次新能源的普及都会引发人类社会革命性的进步,利息就是一种革命性的新能源发明,只是这次驱动的不是机器,而是人。
利息的价值就在于其巨大的激励作用,驱动人们把自己的资源拿出来,分享给其他人使用。利息的激励模式也迅速在实物、粮食、金银等资产借贷上得到普及。金融领域的第二大创新(第一是货币)就这样诞生了。
车间管理工作思路4000多年前的《埃什嫩那法典》(The Law of Eshnunna)中就有了对利息的
规定: