0 (число)

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

0

Нуль

-3 -2 -1 0 1 2 3

Факторизація: Нуль
Римський запис: Відсутній
Двійкове: 0
Вісімкове: 0
Шістнадцяткове: 0
Натуральні числа   Список чисел

0 (нуль від лат. nullus — ніякий) — цифра й одночасно число, нейтральний елемент для операції додавання. Множення будь-якого елемента множини на нуль дає нуль.

Природа нуля[ред.ред. код]

В залежності від множини, на якій визначена операція додавання, нуль може мати різну природу. Зазвичай мають на увазі дійсний нуль, тобто нуль в контексті множини дійсних чисел; комплексний нуль; нуль-многочлен; нуль-вектор.

Очевидно, що дійсний нуль, комплексний нуль, нуль-многочлен (якщо коеффіцієнти многочлена комплексні числа) є одним й тим самими об'єктом.

Дійсний нуль є границею між областю додатніх й областю від'ємних чисел. Нуль не має знака. Деякі вчені говорять про множинності нуля, розділяючи множину дійсних чисел на три підмножини однакової потужності: додатні, від'ємні й беззнакові числа. При цьому беззнакові числа є нуль. Множина беззнакових чисел замкнена відносно операцій додавання й множення.

Нуль є нульовим числом Мерсенна.

Нуль як натуральне число[ред.ред. код]

Існує два підходи до визначення натуральних чисел, що відрізняються належністю нуля множині натуральних чисел. В радянській школі прийнято не відносити нуль до натуральних чисел.

В математиці[ред.ред. код]

В фізиці[ред.ред. код]

Значення нуль відіграє особливу роль для багатьох фізичних величин. Для деяких величин, рівень нуля за природою відрізняється від інших, в той час як для деяких він вибраний довільним чином. Наприклад, для абсолютної температури (що вимірюється в Кельвінах) нуль це найменше можливе значення (існують визначення і від'ємних температур, але системи із негативною температурою фактично не мають холодніших значень). На противагу цьому є шкала температур Цельсія, де за нуль довільним чином вибрано значення температури замерзання води. При вимірювання інтенсивності звуку в децибелах або фонах, нульовий рівень вибирають довільно відповідно до опорного значення— наприклад, значення для порогу чутності. У фізиці, точка нульової енергії найменше можливе значення енергії, якою може володіти квантово-механічна фізична система, а також це є енергія стаціонарного стану[en] системи.

В хімії[ред.ред. код]

Нуль був запропонований як атомний номер теоретичного елементу тетранейтрон[en]. Було показано, що кластер із чотирьох нейтронів може бути досить стабільним, аби його на повних правах розглядали як атом. Це б утворило новий елемент, що не містить протонів і не має заряду ядра.

Ще в 1926, Андреас фон Антропофф ввів термін нейтроній[en] для гіпотетичної форми матерії утвореної лише з нейтронів, без участі протонів, яку він впорядкував як хімічний елемент із атомним числом нуль на початку нової версії періодичної таблиці хімічних елементів. Згодом він класифікував його як благородний газ посеред декількох спіральних представлень періодичної системи для класифікації хімічних елементів.

В інших галузях[ред.ред. код]

Цікаві факти[ред.ред. код]

  • Будь-яке число (крім нуля) в нульовому степені буде дорівнювати одиниці

Історія[ред.ред. код]

Хоча в Давній Греції число 0 не було відоме, в астрономічних таблицях Клавдія Птолемея пусті клітинки позначались символом ο (літера омікрон, від дав.-гр. ονδεν — нічого); можливо, що це позначення вплинуло на появу нуля, але більшість істориків визнає, що десятковий нуль винайшли індійські математики [1][2]. Спочатку найпершим у світі вважали код нуля, знайдений у напису 787 року, нанесеному на храмовий мур у місті Гваліор (Центральна Індія), але 2017 року радіовуглецеве датування, якому піддали т. зв. Бахшалійський рукопис, написаний на бересті, сповнений математичних правил, прикладів і пояснень до них (у підрахунках сотні разів з'являється нуль у вигляді крапки) та знайдений ще 1881 року у полі на території сучасного Пакистану, засвідчив, що індійські математики широко вживали нуль ще в III столітті нашої ери. І лише через багато століть арабські математики підхопили нуль від індійців, а через їхні праці цифра нуль потім поступово перейшла в європейську систему числення[3].

Стародавній Близький Схід[ред.ред. код]

nfr
 
сердце із трахеєю
красивий, приємний, добрий
F35

Система числення Стародавнього Єгипту була десятковою. Єгиптяни для запису цифр використовували ієрогліфи і вони не були позиційними як прийнято зараз. Близько 1770 р. до н. е., Єгиптяни мали символ для позначення нуля, що зустрічається у облікових записах. Символ nfr, що означав «красивий», також використовувався для позначення основного рівня при кресленні гробниць і пірамід, а відстані вимірювалися відносно цієї лінії основи, як такі що знаходяться вище або нижче цієї лінії.[4]

До середини другого тисячоліття до н. е., Вавилонська математика мала складну шістдесяткову позиційну систему числення. Відсутність позиційного значення (нуль) позначали як пропуск між шістдесятковими цифрами. До 300 р. до н. е., в цій самій Вавилонській системі було прийнято використовувати символ пунктуації (два нахилені клини) для заповнення знакомісця. На табличці знайдені у місті Кіш (що датується приблизно з 700 р. до н. е.), писар Бел-бан-аплу (Bêl-bân-aplu) записував нулі трьома гачками, а не двома нахиленими клинами.[5]

Вавилонській символ для заповнення знакомісця не був повноцінним нулем, оскільки він не використовувався самостійно без інших цифр. А також він не використовувався в кінці чисел. Таким чином такі цифри як 2 і 120 (2×60), 3 і 180 (3×60), 4 і 240 (4×60), виглядали однаково, оскільки великим цифрам бракувало в кінці шістдесяткового розряду. Відрізнити їх можна було лише завдяки контексту.

Американські континенти доколумбійських часів[ред.ред. код]

ілюстрація уламків каменя із написами Доколумбійських часів в Америці
Зворотня сторона стели C Епіольмеків із Трес Запотес[en] (археологічного пам'ятника в Мексиці), другий за віком знайдений запис дат довгого рахунку. Числа 7.16.6.16.18 перераховують як Вересень, 32 р. до н. е. (за Юліанським календарем). Ієрогліфи, що збереглися довкола запису дати вважають одним із декількох прикладів письма Епіольмеків[en].

Мезоамериканський календар довгого рахунку, що існував у південно-центральній Мексиці і Центральній Америці використовував нуль для заповнення знакомісця в двадцятковій[en] (із основою-20) позиційний системі числення. Багато різних символів, в тому числі цей неповний чотирилисник[en]невелике зображення неповного чотирилисника—використовувався як символ нуля для цих довгих дат, найстарішим із них (на другій Стелі в Чіапа де Корзо, Чіапас) мав записану дату в 36 до н. е. Насправді, записи довгих за відліком дат в яких використовувався нуль, знаходилися до часів 3-го століття до н.е, але оскільки така система відліку довгих чисел не мала б сенсу без деякого заповнювача знакомісця, а між мезоамериканськими ієрогліфами зазвичай немає пропусків, ці ранні дати прийняті як доказ, що поняття 0 вже існувало в ті часи.

Оскільки вісім найдавніших календарів довгого рахунку знаходилися за межами батьківщини Мая,[6] прийнято вважати, що використання нуля на Американських континентах почалося до Майя, і ймовірно нуль був винаходом Ольмеків.[7] Багато із найстарших календарів довгого рахунку були знайдені на територіях, що є різними для Ольмеків, хоча цивілізація Ольмеків перестала існувати до 4-го століття до н.е., що на декілька століть раніше ніж вік найдавніших календарів довгого рахунку.

Хоча нуль був невід'ємною частиною системи чисел Майя, в якій використовувався своєрідний ієрогліф для позначення цифри «нуль», подібному до порожнього панциру черепахи, вважають що це ніяк не вплинуло на систему числення Старого Світу.

Кіпу, пристосування із шнурів з вузликами, яке використовувалося у Імперії Інків і їх попередніх спільнотах в у Андах для запису цифрових даних, представляли собою кодування у десятковій позиційній системі. Нуль позначали як відсутність вузла в відповідній позиції.

Класичні античні часи[ред.ред. код]

В стародавній Греції не було символу для позначення нуля (μηδέν), і не використовували цифрового знакомісця для нього.[8] Схоже на те, що вони були не певні щодо статусу нуля як числа. Існувало запитання, «Як ніщо може бути чимось?», що призвело до появи філософських і релігійних (у період середньовіччя) роздумів щодо природи і існування нуля і вакууму. Парадокс Зенона Елейського в більшій мірі був викликаний непевною інтерпретацією поняття нуля.

Fragment of papyrus with clear Greek script, lower-right corner suggests a tiny zero with a double-headed arrow shape above it
Приклад давньогрецького запису символа нуль (в правому нижньому куті) на папірусі 2-го століття

Близько 130 р. до н. е., Птолемей, під впливом Гіппарха і Вавилонців, використовував символ нуль (невелике коло із довгою рискою зверху) у своїй роботі з математичної астрономії, що відома як Альмагест. Спосіб використання нуля можна побачити із таблиці хорд в даній крижці. Птолемей використовував нуль у шістдесятковій системі числення, також використовував буквені грецькі цифри. Оскільки він використовувався самостійно, не лише як заповнювач знакомісця, цей Елліністичний нуль є напевне найдавнішою письмовою згадкою, де використовується цифрове представлення нуля в Старому світі.[9]

Після Візантійских рукописів Птолемеєвого Алмагеста, Елліністичний нуль перетворився у грецьку літеру Омікрон.

Інше позначення нуля використовували в таблицях разом із римськими числами в 525 р. (перше відоме використання знайдене у Діонісія Малого), але у вигляді слова, nulla, що означало "ніщо", а не символа.[10] Коли при діленні залишок дорівнював нулю, використовувалося слово nihil, що тако означає "ніщо". Ці середньовічні поняття нулів згодом використовувалися в усіх майбутніх середньовічних розрахунках дат Великодня. Вперше літеру "N" в якості символа, що позначав нуль в таблиці римських чисел використав Беда Преподобний або його соратники в 725 р.

Китай[ред.ред. код]

Це зображення як нуль представляли в Китаї за допомогою рахункових паличок, що взяте із прикладу наведеного у Історії математики. Порожнє місце використовувалося аби представити нуль.[11]

Точний вік математичного трактату Сунцу Суанчінг[en] — невідомий, але за оцінками він датується періодом з 1-го до 5-го століть н.е., а Японські записи, що датуються 18-им століттям, описують як система Китайських рахункових паличок з 4-го століття до н.е. використовувалася для здійснення розрахунків в десятковій системі. Відповідно до Історії Математики, палички "надавали десяткове представлення числа, де пусте місце означало нуль."[11] Система рахункових паличок, як вважають була позиційною системою.[12]

У 690 р., Імператриця У ввела у вжиток зетійські символи[en], одним з яких був "〇". Це слово тепер використовують як синонім для числа нуль.

В ті часи нуль ре розглядали як число, а він був "порожньою позицією".[13] Математичний трактат в дев'яти розділах[en] Цінь Цзюшао, написаний в 1247 є найстарішим китайським математичним текстом, що зберігся в якому використовується округлий символ для позначення нуля.[14] За часів Династії Хань (2-е століття н.е.) китайські автори були знайомі із поняттям від'ємних чисел, це видно із Дев'яти розділів із математичного мистецтва[en],[15], що є набагато раніше ніж це поняття добре закріпилося в Європі у 15-му столітті.[14]

Індія та Південно-Східна Азія[ред.ред. код]

Пінгала[en](3-є/2-ге століття до н.е.[16]), що вивчав веди Чандас,[17] використовував двійкові числа у вигляді коротких і довгих рисочок (довгі риски мали довжину вдвічі більшу за короткі), запис що був схожим на код Морзе.[18] Пінгала використовував Санскритське слово шунья для явного вказання нуля.[19]

Вважають, що найбільш раннім текстом де використовувалася десяткова позиційна система чисел, що також містила в собі нуль, це Локавібхага[en], Днайнійський текст з космології, що зберігся у середньовічному перекладі на санскрит оригіналу з пракритської, яка датується 458 р. н.е. (Сака ера 380). В цьому тексті, шунья ("пустий, порожній") також використовувалося як слово, що ідентифікує нуль.[20]

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Історія нуля (англ.)
  2. Zero in Four Dimensions: Cultural, Historical, Mathematical, and Psychological Perspectives(англ.)
  3. «Нуль» старіший, ніж припускали // Zbruch, 23.09.2017
  4. Joseph, George Gheverghese (2011). The Crest of the Peacock: Non-European Roots of Mathematics (Third Edition). Princeton. с. 86. ISBN 978-0-691-13526-7. 
  5. Kaplan, Robert. (2000). The Nothing That Is: A Natural History of Zero. Oxford: Oxford University Press.
  6. Diehl, p. 186
  7. Mortaigne, Véronique (November 28, 2014). The golden age of Mayan civilisation – exhibition review. The Guardian. Архів оригіналу за 28 November 2014. Процитовано October 10, 2015. 
  8. Wallin, Nils-Bertil (19 November 2002). The History of Zero. YaleGlobal online. The Whitney and Betty Macmillan Center for International and Area Studies at Yale. Архів оригіналу за 25 August 2016. Процитовано September 1, 2016.  Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  9. Джон Дж. О'Коннор та Едмунд Ф. Робертсон. A history of Zero в архіві MacTutor (англ.)
  10. Zero and Fractions. Know the Romans. Процитовано 21 September 2016. 
  11. а б Hodgkin, Luke (2 June 2005). A History of Mathematics : From Mesopotamia to Modernity: From Mesopotamia to Modernity. Oxford University Press. с. 85. ISBN 978-0-19-152383-0. 
  12. Crossley, Lun. 1999, p.12 "the ancient Chinese system is a place notation system"
  13. Kang-Shen Shen; John N. Crossley; Anthony W. C. Lun; Hui Liu (1999). The Nine Chapters on the Mathematical Art: Companion and Commentary. Oxford University Press. с. 35. ISBN 978-0-19-853936-0. «zero was regarded as a number in India... whereas the Chinese employed a vacant position» 
  14. а б Mathematics in the Near and Far East (pdf). grmath4.phpnet.us. с. 262. 
  15. Struik, Dirk J. (1987). A Concise History of Mathematics. New York: Dover Publications. pp. 32–33. "In these matrices we find negative numbers, which appear here for the first time in history."
  16. Kim Plofker (2009). Mathematics in India. Princeton University Press. с. 55–56. ISBN 0-691-12067-6. 
  17. Vaman Shivaram Apte (1970). Sanskrit Prosody and Important Literary and Geographical Names in the Ancient History of India. Motilal Banarsidass. с. 648–649. ISBN 978-81-208-0045-8. 
  18. Math for Poets and Drummers (pdf). people.sju.edu. 
  19. Kim Plofker (2009), Mathematics in India, Princeton University Press, ISBN 978-0691120676, page 54–56. Quote – "In the Chandah-sutra of Pingala, dating perhaps the third or second century BC, [...] Pingala's use of a zero symbol [śūnya] as a marker seems to be the first known explicit reference to zero." Kim Plofker (2009), Mathematics in India, Princeton University Press, ISBN 978-0691120676, 55–56. "In the Chandah-sutra of Pingala, dating perhaps the third or second century BC, there are five questions concerning the possible meters for any value “n”. [...] The answer is (2)7 = 128, as expected, but instead of seven doublings, the process (explained by the sutra) required only three doublings and two squarings – a handy time saver where “n” is large. Pingala’s use of a zero symbol as a marker seems to be the first known explicit reference to zero.
  20. Ifrah, Georges (2000), p. 416.

Посилання[ред.ред. код]


"*2*" Це незавершена стаття про число.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.