دانلود تحقیق نظریه اعداد

بعد از دوران یونان باستان، نظریه اعداد در سده شانزدهم و هفدهم با زحمات ویت Viete، باشه دو مزیریاک Bachet de Meziriac، و بخصوص فرما دوباره مورد توجه قرار گرفت.

در قرن هجدهم اویلر و لاگرانژ به قضیه پرداختند و در همین مواقع لوژاندرLegendre (1798)و گاوسGauss (1801) به آن تعبیر علمی بخشیدند.

در ۱۸۰۱ گاوس در مقاله Disquisitiones Arithmeticæ حساب نظریه اعداد مدرن را پایه گذاری کرد.

چبیشف Chebyshev (1850) کران‌هایی برای تعداد اعداد اول بین یک بازه ارائه داد.

ریمانRiemann (۱۸۵۹) اظهار کرد که حد تعداد اعداد اول از یک عدد داده شده تجاوز نمی‌کند.

(قضیه عدد اول) و آنالیز مختلط را در تئوری تابع زتای ریمان Riemann zeta functionگنجاند.

و فرمول صریح تئوری اعداد اولexplicit formulae of prime number theory را از صفرهای آن نتیجه گرفت.

تئوری همنهشتی congruences از Disquisitiones گاوس شروع شد.

او علامت‌گذاری زیر را پیشنهاد کرد: mod(c) چبیشف در سال ۱۸۴۷ به زبان روسی کاری را در این زمینه منتشر کرد و سره Serret آن را در فرانسه عمومی کرد.

بجای خلاصه کردن کارهای قبلی، لوژاندر قانون تقابل درجهٔ دوم را گذاشت.

این قانون از استقراء کشف شد و قبلاً اویلر آن را مطرح کرده بود.

لوژاندر در کتاب تئوری اعداد Théorie des Nombres (1798) برای حالت‌های خاص آن را ثابت کرد.

جدا از کارهای اویلر و لوژاندر، گاوس این قانون را در سال ۱۷۹۵ کشف کرد و اولین کسی بود که یک اثبات کلی ارائه داد.

کوشی Cauchy؛ دیریشله Dirichlet (که مقاله Vorlesungen über Zahlentheorie) او یک مقاله کلاسیک است؛ جکوبی Jacobi که علامت جکوبی Jacobi symbol را معرفی کرد؛ لیوویل Liouville ؛ زلر Zeller ؛ آیزنشتین Eisenstein؛ کومرKummer و کرونکر Kronecker نیز در این زمینه کارهایی کرده‌اند.

این تئوری تقابل درجه دوم و سوم cubic and biquadratic reciprocity را شامل می‌شود (گاوس؛ جکوبی که اولین بار قانون تقابل درجه سوم cubic reciprocity را ثابت کرد ؛ و کومر).

نمایش اعداد با صورت درجه دوم دوتایی binary quadratic forms مدیون گاوس است.

کوشی، پوانسو Poinsot (1845)، لوبکLebesque (1859-1868) و بخصوص هرمیت Hermite به موضوع چیزهایی افزوده‌اند.

آیزنشتاین در تئوری صورت‌های سه‌گانه پیشتاز است، و تئوری فرم‌ها theory of forms به طور کلی مدیون او و اچ.

اسمیتH.

J.

S.

Smith است.

اسمیت دسته بندی کاملی از صورتهای سه گانه انجام داد و تحقیقات گاوس در مورد صورت‌های درجه دوم حقیقی به فرمهای مختلط افزود.

جستجوهایی در مورد نمایش اعداد به صورت جمع ۴، ۵، ۶، ۷، ۸ مربع توسط آیزنشتاین ادامه یافت و اسمیت آن را کامل کرد.

دیریشله اولین کسی بود که در یک دانشگاه آلمانی در این مورد سخنرانی کرد.

او در مورد بسط قضیه اویلر که می‌گوید: که اویلر و لوژاندر برای 04 3 = n آن را ثابت کردند و دیریشله نشان داد که: z5 y5 x5 +.

بین نویسندگان فرانسوی بورل Borel و پوانکاره Poincare ذهن قوی داشتند و تانریTannery و استیلجزStieltjes.

کرونکر، کومر، شرینگ Schering، باخمن Bachmann و ددکیند Dedekind آلمانی‌های پیشتاز هستند.

در اتریش مقاله استلز Stolz’s vorlesungen uber allgemeine Arithmetik (1885-86) و در انگلستان تئوری اعداد ماتیو Mathew (قسمت اول، 1892) جزو کارهای عمومی دانشگاهی هستند.

جنوچیGenocchi، سیلوستر Sylvester، و جی.

گلیشرJ.W.L.

Glaisher به این تئوری چیزهایی افزوده‌اند .

نظریه مقدماتی اعداد در نظریه مقدماتی اعداد، اعداد صحیح را بی استفاده از روش‌های به‌کار رفته در سایر شاخه‌های ریاضی بررسی می‌‌کنند.

مسائل تقسیم‌پذیری، الگوریتم اقلیدس برای محاسبه بزرگ‌ترین مقسوم‌الیه مشترک، تجزیه اعداد به اعداد اول، جستجوی عدد تام perfect number و همنهشتی‌ها در این رده هستند.

برخی از یافته‌های مهم این رشته قضیه کوچک فرما،قضیه اعداد اول و قضیه اویلر، قضیه باقیمانده چینی و قانون تقابل درجه دوم هستند.

خواص توابع ضربی مانند تابع موبیوس و تابع φ اویلر و دنباله اعداد صحیح و فاکتوریل‌ها و اعداد فیبوناچی در همین حوزه قرار دارند.

حل بسیاری از مسائل در نظریه مقدماتی اعداد بر خلاف ظاهر ساده‌ آن‌ها نیازمند کوشش بسیار و به‌کار گرفتن روش‌های نوین است.

چند نمونه: حدس گلدباخ در مورد نمایش اعداد زوج به صورت جمع دو عدد اول، حدس کاتالان در مورد توانهای متوالی از اعداد صحیح، حدس اعداد اول تؤامان در مورد بینهایت بودن زوج‌های اعداد اول، حدس کولاتز در مورد تکرار ساده، حدس اعداد اول مرسن در مورد بینهایت بودن اعداد اول مرسن و ...

همچنین ثابت شده که نظریه معادلات دیوفانتی تصمیم‌ناپذیر است (به مسئله دهم هیلبرت مراجعه کنید.) نظریه تحلیلی اعداد در نظریه تحلیلی اعداد از حسابان و آنالیز مختلط برای بررسی سؤالاتی در مورد اعداد صحیح استفاه می‌شود.

مثال‌هایی در این مورد قضیه اعداد اول و فرض ریمان هستند.

مسئله وارینگ (یعنی نمایش هر عدد صحیح به صورت جمع چند مربع یا مکعب)، حدس اعداد اول تؤامان (یافتن بینهایت عدد اول با اختلاف ۲)، و حدس گلدباخ (نمایش هر عدد زوج به‌صورت مجموع دو عدد اول) نیز با روشهای تحلیلی مورد حمله قرار گرفته‌اند.

اثبات متعالی بودن ثابت‌های ریاضی، مانند π و e نیز در بخش نظریه تحلیلی اعداد قرار دارند.

اگرچه حکم‌هایی در مورد اعداد متعالی خارج از محدوده مطالعات اعداد صحیح به نظر می‌آید، در واقع مقادیر ممکن برای چند جمله‌ای‌ها با ضریب‌های صحیح مانند e را بررسی می‌کنند.

همچنین این‌گونه مسائل با مبحث تقریب دیوفانتین نیز ارتباط نزدیک دارند که موضوع آن این است که چگونه می‌توان یک عدد حقیقی داده شده را با یک عدد گویا تقریب زد؟

نظریه جبری اعداد در نظریه جبری اعداد، مفهوم عدد به اعداد جبری، که همان ریشه‌های چند جمله‌ای‌هائی با ضریب گویا هستند، گسترش می‌یابد.

در این حوزه اعدادی مشابه اعداد صحیح با نام اعداد صحیح جبری وجود دارد.

در این عرصه لازم نیست ویژگی‌های آشنای اعداد صحیح (مانند تجزیه یگانه) برقرار باشد.

مزیت روش‌های استفاده شده در این رشته (مثل نظریه گالوا، میدان همانستگی field cohomology، نظریه رده میدان class field theory، نمایش‌های گروه‌ها و توابع-L) این است که برای این رده از اعداد، نظم را تا حدودی تأمین م‌کند.

حمله به بسیاری از سؤالات نظریه اعداد به صورت "پیمانه p، برای کلیه اعداد اول p" مناسب‌تر است (به میدان‌های متناهی مراحعه کنید.) به چنین کاری "محلی سازی" می‌‌گویند که به ساختن عدد p-ای می‌انجامد.

نام این رشته "تحلیل موضعی" است که از نظریه اعداد جبری ناشی می‌شود.

نظریه هندسی اعداد نظریه هندسی اعداد (که قبلا به آن هندسه اعداد می‌گفتند) جنبه‌هایی از هندسه را به نظریه اعداد پیوند می‌دهد؛ و از قضیه مینکوسکی در ارتباط با نقاط توری در مجموعه‌های محدب و تحقیق در مورد چپاندن کره‌ها (sphere packings) در فضای Rn شروع می‌شود.

نظریه ترکیبیاتی اعداد نظریه ترکیبیاتی اعداد به مسائلی در نظریه اعداد می‌پردازد که با روش‌های ترکیبیاتی بررسی می‌شوند.

پل اردوش بنیان‌گذار اصلی این شاخه از نظریه اعداد بود.

نظریه محاسباتی اعداد نظریه محاسباتی اعداد به الگوریتم‌های مربوط به نظریه اعداد می‌‌پردازد.

الگوریتم‌های سریع برای امتحان اعداد اول و تجزیه اعداد صحیح در رمزنگاری کاربردهای مهمی دارند .

پیچیده گی های اعداد اول در150 سال اخیر یا بیشتر نظریه اعداد پیشرفتهای زیادی در جهات مختلف داشته.شرح انواع مسائلی که در نظریه اعداد بررسی شده اند در اینجا ممکن نیست.این مبحث بسیار وسیع است و در بعضی قسمتها نیاز به دانستن مطالب عمیقی از ریاضیات پیشرفته (مثل نظریه گالوا و آنالیز در سطح بالا ) دارد.

با اینحال مسائل زیادی در نظریه اعداد وجود دارد که به آسانی قابل بیانند .

برخی از آنها به اعداد اول مربوط میشوند .

در نوشته ی قبلی اعداد کوچکتر از 500 ذکر شده اند .در 1914 ریاضیدان آمریکایی دی.ان.لمر با منتشر کردن جدول همه اعداد اول کوچکتر از 10 میلیون متوجه شد که فقط 664579 تا عدد اول وجود دارد یعنی حدود6.5 درصد.همچنین دی اچ لمر(پسر دی.ان.لمر) تعداد اعداد اول کوچکتر از 10 میلیارد را حساب کرد 455052512.حدوداً 4.5 درصد .

بررسی دقیق اعداد اول نشان می دهد که توزیع بسیار نامنظمی دارند .

به آسانی ثابت میشود که شکافهای به اندازه ی دلخواه بین آنها وجود دارد.

بررسی این اعداد نشان میدهد که اعداد اول متوالی ، نظیر 3و5 یا 101و103 همین طور تکرار میشوند جفتهایی از اعداد اول که تفاضلشان 2 است اعداد اول دو قلو نامیده میشوند بیش از 1000 جفت از این جفتها زیر 100000 بیش از 8000 جفت زیر 1000000 وجود دارند این مسئله که آیا بینهایت تا از این اعداد وجود دارد یا نه هنوز حل نشده است آیا بینهایت تا از این اعداد وجود دارد یا نه هنوز حل نشده است ماشین ریاضی جدیدی برای رام کردن اعداد اول ( اعداد اول بسیار زیبا و جذابند و در عین حال معمای حیرت انگیز و سرگردان‌کننده ای را در برابر ریاضی دانان مطرح ساخته اند: تعریف این اعداد کاملا ساده است، رفتار آنها در سلسله اعداد و نحوه ظاهر شدنشان در آن کاملا بی‌نظم و فاقد قاعده به نظر می‌آید و هرچه شمار بیشتری از آنها شکارمی‌شوند، کار شکار بعدی‌ها دشوارتر می‌شود.

طی قرنهای متمادی ریاضی دانان در شرق و غرب عالم به جستجوی راههایی برای دستیابی به اعداد اول برخاسته‌اند و با این همه بهترین روشهایی که تا بحال در این زمینه ابداع شده چنان کند است که حتی پر سرعت‌ترین کامپیوتر های کنونی نیز نمی‌توانند کمک چندانی در شکار این اعداد شگفت انگیز کنند.

اعداد اول بر طبق تعریف اعدادی هستند که تنها به بطوریکه اگر چندین میلیون بار به سرعت کامپیوتر های کنونی افزوده شود، تنها چند رقم به شماره ارقام بزرگترین عدد اولی که تا به حال شناخته شده افزوده می‌گردد.

ریاضی دانان در آرزوی دست یافته به روشی هستند که با استفاده از آن بتوانند با سرعت به یافتن اعداد اول توفیق یابند و یا اگر با عددی هر اندازه پر رقم و بزرگ روبرو شدند بتوانند با سرعت مشخص سازند که آیا عدد اول است ؟

- اما یافتن چنین روشی به فسفر مغز نیاز دارد و نه سرعت کامپیوتر.

- اما یک گروه از ریاضی دانان هندی مدعی شده‌اند که در آستانه دستیابی به همان آزمونی هستند که ریاضی دانان قرنها مشتاقانه در آرزویش بوده اند.

مانیندرا اگراوال درحال حاضر بسیاری از معاملات تجاری و نقل و انتقالات مالی و نیز مبادله اطلاعات محرمانه از طریق شبکه های مخابراتی مانند اینترنت و با بهره گیری از رمز کردن پیامها به انجام می‌رسد.

اعداد اول در تنظیم این قبیل رمزها نقشی اساسی بر عهده دارند و از همین رو دستیابی به اعداد اول جدید که دیگران از آن بی‌خبر باشند برای سازندگان این رمزها و نیز مشتریان آنان از اهمیت زیاد برخوردار است.

اما اگر روش این محققان هندی تکمیل شود در آن صورت امنیت این قبیل نقل و انتقالات در معرض خطر جدی قرار خواهد گرفت.

سابقه قرار گرفتن ریاضی دانان تحت جاذبه اعداد اول به قرنها پیش باز می گردد.

در سال اعداد اول به یک معنا همان نقشی را در سلسله اعداد بازی می‌کنند که اتمها در ساختار بنای کیهان دارند- این اعداد سنگ بنای ناپیدای دیگر اعداد محسوب می‌شوند.

یکی از عادی‌ترین راههای شناسایی اعداد اول تقسیم آن به دیگر اعداد است.

از طرف دیگر با اندکی تامل روشن می‌شود که اعداد زوج عدد اول نیستند زیرا همگی بر اعدادی که بتوان جذر آنها را به دست آورد نیز اول نیستند.

اما این روشها برای شناسایی اعداد اول بزرگ به کلی بی‌فایده‌اند.

به عنوان مثال اگر عدد اولی دارای بنابراین ریاضی دانان به سراغ روشهای دیگر رفته‌اند.

مهمترین سوال در مورد همه این روشها آن است که با چه سرعتی می‌توانند یک عدد اول را مشخص کنند و با ازدیاد ارقام عدد اول زمان لازم برای محاسبه چه اندازه طولانی تر می شود.

اگر به عنوان مثال زمان محاسبه به توان ثابتی از شمار ارقام عدد ازدیاد یابد در آن صورت این روش روش قابل قبولی به شمار آورده می‌شود .

به این نوع روشها که زمان به صورت توانی در آنها افزوده می‌شود "روشهای توانی" می‌گویند.

روشهای دیگر که زمان در آنها با سرعت بیشتری افزایش می‌یابد روشهای غیرتوانی نام دارند.

به عنوان مثال روش تقسیم معمولی یک روش غیرتوانی برای یافتن اعداد اول است.

در این روش زمان لازم برای تعیین اول بودن یک عدد با در سال در سال در این روش زمان محاسبه یک عدد دارای سوالی که برای ریاضی دانان مطرح است آن است که آیا می‌توان به روشی دست یافت که به معنای دقیق و فنی کلمه روشی توانی باشد.

هیچ کس تصور نمی‌کرد که احتمال چنین موفقیتی وجود داشته باشد تا اینکه گروه آگراوال بمب خود را منفجر کرد.

ایده انقلابی این سه تن در سال این آلگوریتم از نوع روشهای توانی است و علاوه برآن بسیار ساده است (لااقل برای ریاضی دانان چنین است).

این روش از اعقاب یک روش آزمون قدیمی موسوم به قضیه کوچک پی‌یر فرما است.

این قضیه را نباید با قضیه اصلی فرما که چند سال قبل پس از برای آشنایی با این حساب خاص مورد زیر را در نظر بگیرید.

یک عدد دلخواه انتخاب کنید و آن را قدر مطلق حال در هر نوع محاسبه ریاضی با اعداد صحیح برای تبدیل آن سیستم عددی به سیستم عددی قدر مطلق مثلا عدد قضیه کوچک فرما می‌گوید اگر یک عدد اول را به عنوان قدر مطلق انتخاب کنید ، دارای یک مشخصه ویژه خواهد بود.

این مشخصه عبارت از آن است که یک فرمول خاص یعنی در این فرمول اگر مقدار فرمول بالا برابر یک نباشد آنگاه عددی که به عنوان عدد اول تصور کرده بودید یعنی به این ترتیب می‌توان از این قضیه کوچک فرما به عنوان مبنایی برای تدوین آزمونی جهت تعیین اعداد اول استفاده کرد.

این آزمون کاملا بی‌نقص نیست زیرا شماری از اعداد غیر اول نیز از غربال آن رد می‌شوند.

اما می‌توان روایت های پیچیده تر و دقیق تری از این آزمون را تولید کرد که بسادگی به اعداد غیر اول اجازه ورود ندهند.

یک نمونه پیشرفته از این آزمونها همان روش "آ.پی.آر" است که در بالا اشاره شد.

گروه آگراوال از همین قضیه کوچک فرما استفاده کرد اما آن را به نحو دیگری بسط داد.

این گروه به عوض آنکه با اعداد کار کنند از چند جمله‌ای‌ها استفاده کردند.

چند جمله‌ای‌ها عباراتی جبری هستند نظیر ( آگراوال بر این باور بود که می‌تواند این روش پیشنهادی را دقیق‌تر و عنصر احتمالاتی آن را حذف کرد.

در سال مانع از این قرار بود که روش آنان تنها در صورتی کار می‌کرد که عدد اول مورد نظر که با تاریخچه ی مختصری از مفهوم و پیدایش اعداد انسان حتی در مراحل اولیه رشدِ خود دارای قابلیتی است ، که آن را حس عدد می نامیم 0 این قابلیت ، بدون دانش مستقیم به او امکان می دهد تا وقتی از مجموعه ای چیزی کاهش یافت ، نقصان آن را درک کند 0 حسِ عددرا با شمارش که محصول زمانهای بعد است ، و همان طور که خواهیم دید یک پدیده ی پیچیده ی مغزی است ، نباید اشتباه کرد 0 تا آنجا که می دانیم ، شمارش ویژه ی بشر است ، در حالی که نمونه هایی از جانوران یافت می شوند که به شکلی ابتدایی دارای حس عددی مشابه با ما هستند 0 در هر حال ، لااقل عقیده ی کسانی که در رفتار حیوانات مطالعه می کنند چنین است ، و این نظریه را دلایل آشکاری تایید می کند 0 برای مثال ، تعداد زیادی از پرندگان دارای این حس عددی هستند 0 از لانه ای که دارای چهار تخم است می توان یکی را برداشت ، بی آنکه پرنده متوجه شود ، اما چون دو تخم را برداریم ، پرنده آشیانه را ترک خواهد کرد 0 پرنده به طریقی غیر از راه شمارش می تواند دو را از سه تمیز دهد .

ولی این قابلیت به هیچ وجه محدود به پرندگان نیست .

در واقع نمونه ی جالبی که با آن سرو کار داریم ، زنبوری بنام عنتر است 0 این زنبور در حفره های منفرد تخم می گذارد و برای هر تخم مقداری معین کرم شکار می کند تا وقتی بچه ها سر از تخم بیرون آوردند از آنها تغذیه کنند 0 اما تعداد قربانیان به شکلی جالب برای هر نمونه از زنبور معین و مشخص است : بعضی از انواع ، 5 عدد ، پاره ا ی 12 عدد ، عده ای دیگر حتی تا 24 کرم برای هر حفره آماده می کنند 0 قابل توجه است که چون جنس مذکرِ این حشره بسیار کوچکتر از جنس مو’نثِ آن است ، مادر به شکلی مرموز می داند که تخم جنس ، مذکر است یا مو’نث ؟

، و بر حسب جنس تخم ، غذای لازم را برای آنها توزیع می کند 0 او در این مورد اندازه یا نوع طعمه را تغییر نمی دهد ، بلکه برای تخم مذکر 5 کرم و برای تخم مو’نث 6 کرم می گذارد .

نظم کار این زنبورها ، و این واقعیت که عمل مزبور در زندگی حشره با وظیفه ی اساسی او ارتباط دارد ، این امر را نسبت به آنچه که در زیر بیان می شود کم اهمیت تر جلوه می دهد 0 به نظر می رسد که رفتار پرنده با توجه و هشیاری همراه است 0 شخصی تصمیم گرفت کلاغی را که در برج مراقبت ملک او آشیانه ساخته بود ، شکار کند 0 او بارها کوشش کرد تا پرنده را غافلگیر کند ولی تلاشش بیهوده بود 0 هنگامی که نزدیک به لانه می شد ، پرنده آشیانه ی خود را ترک می کرد و بر درختی دور تر از برج می نشست و تا این شخص برج را ترک نمی کرد به لانه ی خود باز نمی گشت 0 یک روز وی حیله ای بکار برد : دو مرد وارد برج شدند ، یکی داخل آن باقی ماند و دیگری بیرون آمد و پی کار خود رفت 0 اما پرنده فریب نخورد ، او خارج از آشیانه باقی ماندتا مردی که داخل برج بود نیز بیرون آمد 0 در روزهای بعد این تجربه با دو ، سه ، و بعد با چهار نفر تکرار شد ، ولی توفیقی حاصل نشد ، سر انجام ، پنج مرد وارد برج شدند ، یکی باقی ماند و چهار نفر دیگر خارج شدند ، در اینجا کلاغ شمارش را اشتباه کرد ، بدون اینکه بتواند چهار را از پنج تمیز دهد وارد لانه شد 0 در رابطه با حس عددی این واقعیت را یاد آور می شویم که انواعی را که دارای چنین حسی باشند بسیار معدودند و حتی میمونها این حس را ندارند 0 دامنه ی حس عددی حیوانات چنان محدود است که می توان از آن صرف نظر کرد ، یعنی قابلیت دریافت عدد ، به اشکال گوناگونِ آن ، تنها به بعضی از حشرات و پرندگان ، و انسان محدود است 0 مشاهدات و تجربیات در باره ی سگها ، اسبها و سایر حیواناتِ اهلی نشانه ای از حس عددی در آنها معلوم نکرده است 0 دامنه ی حس عددی انسان نیز خیلی محدود است 0 در تمام موارد عملی ، که انسانِ متمدن ناگزیر از تشخیص عدد می شود ، آگاهانه یا ناخود آگاه قرینه خوانی ، گروه بندی یا شمارش مغزی را به یاریِ حس عددیِ خویش می طلبد 0 شمارشچنان جزو مکمل دستگاه مغزی ما شده است که آزمایشهای روانی در باره ی ادراک شمارشیِ ما با دشواریهای فراوان مواجه می شود 0 با این حال پیشرفتهایی نیز حاصل شده است ، .

تجربیاتی که با دقت دنبال شوند این نتیجه ی اجتناب ناپذیر را حاصل می کنند که حس عدد بصریِ مستقیم یک فرد متمدن به ندرت از چهار تجاوز می کند و میدان حس عدد لمسی از این هم محدود تر است .

مطالعات انسان شناسی در باره ی انسانهای ابتدایی این نتایج را تا اندازه ی قابل توجهی تایید می کند .

این مطالعات نشان می دهد که وحشیانی که به مرحله ی انگشت شماری نرسیده اند ، تقریباً از ادراک عددی محرومند این وضع در میان تعداد زیادی از قبیله های استرالیا ، جزیره های دریای جنوب ، آمریکای جنوبی و آفریقا وجود دارد 0 بررسی دامنه داری در باره ی استرالیا ی بدوی نشان می دهد که معدودی از بومیها می توانند چهار را از پنج تمیز دهند ، و هیچ انسان استرالیایی بدوی نمی تواند عدد 7 را ادراک کند 0 بعضی از قبایل آفریقای جنوبی برای شمارش ، کلماتی بیش از یک و دو و بسیار ندارند ، و این کلمات چنان ناشمرده ادا می شوند که در اینکه مفهوم روشنی برای آنها داشته باشند ، باید تردید کرد 0 اینکه انسان از چه زمانی اعداد را شناخت و به شمارش پرداخت ، روشن نیست 0 آیا این مفهوم از را تجربه بدست آمده است ، یا تجربه فقط آنچه را که در مغز انسان ابتدایی به حالتی پنهانی جایگزین بوده آشکار ساخته است ؟

نتیجه ای که در اینجا می توان گرفت این است که با اتکا به همین دریافت مستقیم عدد ، انسان فقط به همان اندازه پرندگان می توانست در این زمینه پیشرفت حاصل کند 0 از میان وقایع قابل توجه آن که نیرنگی که می توانست تاثیری عظیم در زندگی بشر داشته باشد به یاریِ دریافتِ عددیِ خود در آورد 0 این نیرنگ همان شمارش است ، و این همان شمارش است که ما پیشرفتِ خارق العاده ی خود را مدیون آن هستیم 0 بشر شمردن را به سادگی یاد نگرفت 0 البته ، برخی از جانوران هم همانطور که گفته شد > یچه های خود را دارند و ، غیبت یکی از آنها را > می کنند و تا حدی پریشان می شوند 0 به این معنا > همیشه با بشر همراه بوده است ، ولی این با شمردن فرق دارد 0 ده ها هزار سال طول کشید تا انسان توانست ، لنگان لنگان ، با شمردن آشنا شود 0 دوره های تکاملی بشر را ، در بسیاری زمینه ها ، می توان روی تکامل ، رشد و یاد گیری کودکان مشاهده کرد 0 البته در اینجا ، حرکت بسیار تند است و کودک راه ده ها هــزارساله را ، در چند روز و چند هفـته و چنـد ماه می پیماید 0 کودک وقتی که ، در یکی دو سال نخستین زندگی ، زبان باز می کند ، خیلی زود معنای >و > تا را می فهمد 0 ، ولی عددهای بزرگتر از 2 ، ولو اینکه به تقلید از بزرگترها بر زبان بیاورد ، درک درستی از معنا و مقدار آنها ندارد 0 اغلب وقتی کودک با چیزی مورد علاقه اش روبرو می شود ، اگر بگوید > ، به معنای آن نیست که مثلا سه تا آب نبات می خواهد 0 منظور کودک از بیان واژه ی > ، به معنای > است 0 او می خواهد بگوید ، من خیلی آب نبات می خواهم 0 برای این کودک ، 2، مرز شمار است و از آن بالاتر ، برای او به معنای > از چیزهاست 0 انسان هم در طول تاریخ خود ، درست به همین گونه بوده است 0 جهانگردانی که در همین سده های اخیر ، به میان مردم بومی بعضی از قبیله های دور افتاده رفته اند ، حکایت می کنند که بومی ها ، تا ، 10 ، را ( به کمک انگشتان خود ) می شمرند ، ولی از آن به بعد دچار پریشانی می شوند ، موهای خود را می کشند و ، سر انجام ، فرار می کنند 0 اندکی بیندیشیم ، ما هم عدد را ، اگر اندکی بزرگ باشد نمی شناسیم 0 ما عادت کرده ایم ، خیلی ساده و بدون فکر ، بنویسیم 247352 0 ولی اگر از ما بپرسند : یعنی چقدر ؟

جوابی نداریم و در می مانیم 0 یک میلیون درخت : جز اینکه جنگلی انبوه در ذهن ما مجسم شود ، تصور دیگری از یک میلیون درخت نداریم 0 پنج هزار و دویست کتاب : اگر کتابدار نباشیم و تجربه نکرده باشیم ، نمی توانیم مجسم کنیم ، برای پنج هـزار و دویست کتاب ، چقدر جا لازم است 0 چشم خود را ببندید و پیش خود بگویید : 3749 ، بلافاصله رقمهای 3 ، 7 ، 4 و 9 از برابر ذهن شما می گذرند .

ولی برای کسی که سواد ندارد و عدد نویسی نمی داند ، این عدد قابل تصور نیست 0 احتمال دارد که زمانی و برای مردمی ، مرز شمار ، 12 ، بوده است ، بیشتر از 12 ، را نمی توانسته اند بشمارند 0 بعد از 12 ، برای آنها ، همه چیز تاریک و مبهم بوده است و از آن می ترسیده اند ، هر وقت انسان از چیزی آگاهی نداشته باشد و معنای کاری یا حادثه ای را نداند ، دچار پریشانی می شود ، بطور مثال تا زمانی که بشر معنای > و > و دلیل آن را نمی دانست ، از آن وحشت می کرد ، همینطور از عدد بزرگتر از 12 ، هم پریشان می شد 0 حتی بعد ها هم که با شمردن آشنا شدند ، 12 ، را > و 13 را > می نامیدند 0 بعضی پیش آمدهای تاریخی هم به این باور مردم کمک می کرد : > سیزدهمین یار مسیح بود که به او خیانت کرد 0 آیا 13 عددی بد شگون است ؟

13 ، با عدد های دیگر ، تفاوتی ندارد ، نه بهتر از آنهاست و نه بد تر ، 13 عددی طبیعی است ، بعد از عدد طبیعی 12 ، و قبل از عدد طبیعی 14 ، وهمچون عدد های اول ، تنها بر دو عدد مثبت بخش پذیر است : یک و خودش 0 پس چرا برخی از مردم ، 13 را عددی بد شگون می دانند ؟

البته تنها 13 نیست ، در طول تاریخ به عدد های زیادی بر می خوریم که در با ور ملتهای مختلف ، برخی مثل 13 ، > می آورند و برخی دیگر مثل عدد 7 ، > 0 ریشه ی این باور ها را باید در ژرفای تاریخ بشر همانطوری که در بالا اشاره شد ، جستجو کرد 0 زمانی > ، به معنایِ > بوده است .

وقتی در افسانه ها می خوانید ، شهر دارای هفت برج و بارو ، بود .

به معنای آن است که برج و باروهای زیادی داشت 0 ضرب المثلی در زبان فارسی باقی مانده است که می گوید : > ، این ضرب المثل را جایی به کار می برند که بخواهند در کاری دقت کنند .

( گز کردن یعنی متر کردن ، گز واحد اندازه گیری طول از جمله طول پارچه بوده است ) 0 ولی منظور این نیست که برای پاره کردن پارجه باید درست هفت بار آن را متر کنیم ، نه بیشتر و نه کمتر 0 منظور این است که باید > دقت کنیم یا ضرب المثل > به معنای آن است که > 0 گمان می رود ، وقتی در افسانه های کهن ایرانی ( و برخی از سرزمینهای دیگر ) ، از > و > و امثال آن سخن می رود ، منظور > و> باشد 0 به نکتهی دیگری هم در باره ی عدد 7 باید توجه کرد 0 اختر شناسانِ دوران باستان ( در ایران و بابل و مصر و چین ) از وجود 5 سیاره آگاه بودند : تیر یا عطارد ( مِرکوری ) ، ناهید یا زهره ( ونوس ) ، بهرام یا مریخ ( مارس ) ، برجیس یا مشتری ( ژوپیتر ) ، کیوان یا زحل ( شاتورن ) ، آنها هنوز نمی دانستند که ، این سیاره ها ، به دور خورشید می چرخند 0 ولی ، این 5 سیاره بعد از خورشید و ماه ، نمایانترین ستارگان آسمان بودند و با چشم بدون هیچ ابزاری دیده می شدند 0 این پنج سیاره ، همراه با خورشید و ماه ، نماینده ی بسیاری از قدرتها بودند و چون روی هم ، 7 عدد می شدند ، عدد هفت نوعی احترام و تقدس پیدا کرد 0 تنها عدد 7 نیست که به معنای > به کار می رفته است 0 نشانه هایی در این باره ، در بیشتر زبانهای زنده وجود دارد 0 > به معنای چراغی نیست که درست چهل شعله دارد ، > یعنی > 0 افسانه هایی در باره ی> و یا اصطلاحهایی مثل> از همین جا سرچشمه گرفته اند 0 همچنین > به معنای جانوری نیست که درست 1000 پا دارد 0 > یعنی > 0 اگر بخواهیم وارد مقوله ی عدد نویسی شویم ، مثنوی 70 من کاغذ شود ، که در این جمله نیز خود عدد 70 مرز شمار به حساب آمده است که مربوط به زمانی خاص است مفهوم عدد های منفی بوسیله هندی ها پدید آمد آنها عدد منفی را ، یعنی عددی که کمتر از صفر بود «وام یا قرض» و مقدار مثبت را «دارایی» می نامیدند.

ریاضیدانان اروپایی اغلب به جواب منفی بی توجه بودند و اهمیت نمی دادند و آنها را جواب های دروغ و بی معنا می دانستند.

aیکی از بزرگترین ریاضیدانان هند در کتاب خود به این صورت می نویسید: مجموع دو دارایی، داریی و مجموع دو قرض ، قرض است.

مجموع دارایی و قرض، تفاضل آن و اگر برابر باشند، صفر است.

مجموع صفر و دارایی، دارایی و مجموع صفر و قرض، است.

حاصل ضرب دو دارایی، یا دو قرض برابر است با دارایی و ….

نتیجه ضرب دارایی در قرض عبارت از زیان در تقسیم هم همین نتیجه به دست می آید پس می گوید: وقتی کوچکترین را از بزرگتر کم کنیم از دارایی، دارایی به دست می آید و از قرض، قرض ولی اگر بزرگ را از کوچک کم کنیم از دارایی به قرض و از قرض به دارایی می رسیم.

وقتی دارایی را از صفر کم کنیم قرض و وقتی قرض را از صفر کم کنیم دارایی به دست می آید.

تاریخچه عدد صفر یکی از معمول ترین سئوالهائی که مطرح می شود این است که: چه کسی صفر را کشف کرد؟

البته برای جواب دادن به این سئوال بدنبال این نیستیم که بگوئیم شخص خاصی صفر را ابداع و دیگران از آن زمان به بعد از آن استفاده می کردند.

اولین نکته شایان ذکر در مورد عدد صفر این است که این عدد دو کاربرد دارد که هر دو بسیار مهم تلقی می شود یکی از کاربردهای عدد صفر این است که به عنوان نشانه ای برای جای خالی در دستگاه اعداد (جدول ارزش مکانی اعداد) بکار می رود.

بنابراین در عددی مانند 2106 عدد صفر استفاده شده تا جایگاه اعداد در جدول مشخص شود که بطور قطع این عدد با عدد 216 کاملاً متفاوت است.

دومین کاربرد صفر این است که خودش به عنوان عدد بکار می رود که ما به شکل عدد صفر از آن استفاده می کنیم.

هیچکدام از این کاربردها تاریخچه پیدایش واضحی ندارند.

در دوره اولیه تاریخ کاربرد اعداد بیشتر بطور واقعی بوده تا عصر حاضر که اعداد مفهوم انتزاعی دارند.

بطور مثال مردم دوران باستان اعداد را برای شمارش تعداد اسبان، ...

بکار می برند و در اینگونه مسائل هیچگاه به مسئله ای برخورد نمی کردند که جواب آن صفر یا اعداد منفی باشد.

بابلیها تا مدتها در جدول ارزش مکانی هیچ نمادی را برای جای خالی در جدول بکار نمی بردند.

می توان گفت از اولین نمادی که آنها برای نشان دادن جای خالی استفاده کردن گیومه (") بود.

مثلاً عدد6"21 نمایش دهنده 2106 بود.

البته باید در نظر داشت که از علائم دیگری نیز برای نشان دادن جای خالی استفاده می شد ولیکن هیچگاه این علائم به عنوان آخرین رقم آورده نمی شدندبلکه همیشه بین دو عدد قرار می گیرند بطور مثال عدد "216 را با این نحوه علامت گذاری نداریم.

به این ترتیب به این مطلب پی می بریم که کاربرد اولیه عدد صفر برای نشان دادن جای خالی اصلاً به عنوان یک عدد نبوده است.

البته یونانیان هم خود را از اولین کسانی می دانند کهدرجای خالی ,صفر استفاده می کردند اما یونانیان دستگاه اعداد (جدول ارزش مکانی اعداد) مثل بابلیان نداشتند.

اساساً دستاوردهای یونانیان در زمینه ریاضی بر مبنای هندسه بوده و به عبارت دیگر نیازی نبوده است که ریاضی دانان یونانی از اعداد نام ببرند زیر آنها اعداد را بعنوان طول خط مورد استفاده قرار می دادند.

البته بعضى ازریاضی دانان یونانی ثبت اطلاعات نجومی را بر عهده داشتند.

در این قسمت به اولین کاربرد علامتی اشاره می کنیم که امروزه آن را به این دلیل که ستاره شناسان یونانی برای اولین بار علامت 0 را برای آن اتخاذ کردند، عدد صفر می نامیم.

تعداد معدودی از ستاره شناسان این علامت را بکار بردند و قبل از اینکه سرانجام عدد صفر جای خود را بدست آورد، دیگر مورد استفاده قرار نگرفت و سپس در ریاضیات هند ظاهر شد.

هندیان کسانی بودند که پیشرفت چشمگیری در اعداد و جدول ارزش مکانی اعداد ایجاد کردند هندیان نیز از صفر برای نشان دادن جای خالی در جدول استفاده می کردند.

اکنون اولین حضور صفر را به عنوان یک عدد مورد بررسی قرار می دهیم اولین نکته ای که می توان به آن اشاره کرد این است که صفر به هیچ وجه نشان دهنده یک عدد بطور معمول نمی باشد.

از زمانهای پیش اعداد به مجموعه ای از اشیاء نسبت داده می شدند و در حقیقت با گذشت زمان مفهوم صفر و اعداد منفی که از ویژگیهای مجموعه اشیاء نتیجه نمی شدند، ممکن شد.

هنگامیکه فردی تلاش می کند تا صفر و اعداد منفی را بعنوان عدد در نظر بگیرید با این مشکل مواجه می شود که این عدد چگونه در عملیات محاسباتی جمع، تفریق، ضرب و تقسیم عمل می کند.

ریاضی دانان هندی سعی بر آن داشتند تا به این سئوالها پاسخ دهندو در این زمینه نیز تا حدودى موفق بوده اند .

این نکته نیز قابل ذکر است که تمدن مایاها که در آمریکای مرکزی زندگی می کردند نیز از دستگاه اعداد استفاده می کردند و برای نشان دادن جای خالی صفر را بکار می برند.

بعدها نظریات ریاضی دانان هندی علاوه بر غرب، به ریاضی دانان اسلامی و عربی نیز انتقال یافت.

فیبوناچی، مهمترین رابط بین دستگاه اعداد هندی و عربی و ریاضیات اروپا می باشد.