数字相乘,或许是一个让我们习以为常抑或望而却步的概念,但不管怎样,我们都认为这是一个理所当然的概念。然而,我们也许不应该把某些东西视为理所当然,而是应该深入思考它真正的含义和运作规律,有时候我们能从中得到意想不到的收获。当然并非事事如此,有时候我们也会因此而陷入思维僵化,比如殚精竭虑地思考人生的意义。但是如果我深入思考,比如我的舒适区,我肯定会受益良多,我可以扩大我的舒适区,而不必觉得只能通过走出舒适区来规避风险。
我们将要深入思考数字的乘法,这样才能进一步了解其他东西的乘法,比如图形,从而扩大乘法的范围。数学家不断地推进乘法的概念,已经逐渐形成了一整套理论,包括什么情况下可以让某些事物相乘。抽象数学家对各种数学概念都会采用这样的研究方式,而不仅仅是算术。
当把数字相乘时,我们或许会认为4×2是“4个2”,也就是2+2+2+2。我们先取两个筹码,再取两个,再取两个,再取两个,之后加总看看一共有多少个。
看起来这也完全适用于数字与图形相乘,因为“4×圆”就是“4个圆”,但是图形与图形相乘就说不通了。如果我们让一个圆与一个正方形相乘,“圆个正方形”究竟是什么意思?其实,如果我们对乘法的概念做出一些扩展解释,充分利用想象力,图形相乘还是有一定的意义的。方法之一是重新思考4×2的含义。这一次我们先把两个筹码放在第一列,然后沿水平方向将其“复制”4次,形成一个4×2的矩阵:
借助想象力,我们就可以让一个圆与一个正方形产生同样的互动——我们挥舞一个正方形,让它沿圆形的轨道移动,并在移动过程中不停地自我复制。在纸上画出最终的结果有些困难,但我们可以借用其他图形来说明这个过程,比如一条线与一个圆。我们让一个与水平垂直的圆沿一条直线不停地复制自身,就得到了一个圆筒。
反过来也可以,我们在空中沿圆形轨道挥舞一条直线,最终也会得到一个圆筒。(不管怎样我们都要确保一个图形移动的方向与另一个图形垂直。)这就像用两种不同的手法编织毛衣袖子:我们可以用圆针一圈又一圈地编织,直到形成一个圆柱形的袖筒;或者我们可以用普通针先织出一个矩形,然后把两个长边缝起来,形成一个袖筒。(我知道一边要比另一边宽,这样才是一只美观、合用的袖子,但我相信你能明白我的意思。)
这个概念的确有些模糊,但大致描述了我们对“图形相乘”的理解。上面的描述可以汇总为:
或
因此我们可以得出
类似于我们熟知的
也就是所谓的“乘法交换律”。这个例子告诉我们,我们可以沿用研究数字的方法来研究图形。稍后我们会进一步讨论更多的情形,包括如何理解不同世界的基本构成要素。
既然我们已经知道如何把图形纳入逻辑研究,我们就可以想到研究图形的更多方法,在螺旋楼梯上再上一层楼。