人們在日常生活中使用負數(shù),源于貿(mào)易的需要,隨著生產(chǎn)力水平的提高,貿(mào)易越來越頻繁,負數(shù)的概念自然就有了,但是,在科學意義上使用負數(shù),則要到公元3世紀。
在數(shù)學史上,第一次使用負數(shù)概念的數(shù)學家是中國古代的劉徽,劉徽是魏晉時期著名的數(shù)學家,他在解線性方程的時候,發(fā)現(xiàn)數(shù)字不夠減,從而引入了負數(shù)的概念,并給出了正負數(shù)的加減法運算法則?!毒耪滤阈g》中記載道:“正負術曰:‘同名相除,異名相益,正無入負之,負無入正之。其異名相除,同名相益,正無入正之,負無入負之。’”這段話的意思翻譯成現(xiàn)在的數(shù)學語言,就是說:正數(shù)與正數(shù)相減,是兩個數(shù)的差,正數(shù)與負數(shù)相減,是兩個數(shù)的絕對值的和,零減正數(shù)是負數(shù),零減負數(shù)則是正數(shù)。
劉徽的正負數(shù)運算法則,為什么強調(diào)的是正負數(shù)之間、正負數(shù)與零的減法運算呢?這主要是為了在解線性方程的過程中消元。線性方程其實就是一次方程,我們以一個簡單的二元一次方程為例來說明劉徽發(fā)現(xiàn)負數(shù)的過程。
已知:2x+y=8,3x+2y=6,求未知數(shù)x與y的值。
我們用消元法很快得出這個方程式的解,即x=10,y=﹣12。
但是,如果我們不使用負數(shù),就會發(fā)現(xiàn)這個方程式是無法消元的,而且這個方程也無解。
中國人很早就發(fā)現(xiàn)了負數(shù),但是,歐洲人接受負數(shù)這個概念,則相當?shù)耐?,直到公?7世紀,歐洲的數(shù)學家才接受了負數(shù)的概念。負數(shù)為什么難以被數(shù)學家接受呢?因為﹣1是比0還小的數(shù)字,0本來就是一無所有了,世界上難道還有比一無所有還少的東西存在嗎?
﹣1只羊,﹣12個蘋果,在地球上并不存在,即使是在貿(mào)易的過程中,欠債1只羊,12個蘋果,那也是1只羊和12個蘋果,并不是比0只羊和0個蘋果還少的羊和蘋果,如果真的存在負數(shù)的話,那就不用還了。所以記賬的過程中出現(xiàn)的負數(shù),實際上也是正數(shù)。

牛頓
負數(shù)作為一個數(shù)字難以被理解,負負得正就更難以被理解了,負數(shù)乘以負數(shù)為什么等于正數(shù)呢?其實這就是數(shù)學史上的一次思維跨越,從具體數(shù)學到形式數(shù)學。
負數(shù)本身并不存在,因為數(shù)字不夠減,才引入了負數(shù)的概念,而負數(shù)乘以負數(shù)之所以等于正數(shù),則是為了整個數(shù)學體系的和諧而人為設定的規(guī)則。正如19世紀的法國數(shù)學家司湯達在解釋“負負得正”的問題時所說的那樣,這是每個人必須接受的,他感覺數(shù)學就是一場騙局,不是數(shù)學在騙他,就是他的數(shù)學老師在騙他。
“負負得正”的“荒謬”還體現(xiàn)在哪里呢?既然負負得正,那么是不是兩次負債相乘等于收入呢?每年欠銀行1萬元,3年后,就是欠3萬元,那么,在3年前,銀行是不是要返還3萬元呢?根據(jù)正負數(shù)運算法則確實應該如此,因為:(﹣1)×(﹣3)=3,實際上銀行在3年前,根本就不可能返還3萬,因為從現(xiàn)在開始人們不可能回到3年前。

笛卡爾與克里斯蒂娜女王討論數(shù)學問題
為了解釋這個問題,數(shù)學家克萊因同樣用負債的現(xiàn)象完美解釋了這個問題,一個人每天欠債5美元,3天后就是欠債15美元,記為﹣15美元,數(shù)學公式為:(﹣5)×3=﹣15。假如我們設定一個日期,那么在這個假定日期的3天前,他的債務狀況就是:(﹣5)×(﹣3)=15。