第(1/3)頁 何謂虛數? 字面意義上,便是指虛幻的不存在的數。 舉個例子來講。 像是x210這個二次方程式,它雖然結構簡單,可其式子中的x,在整個實數范圍內都找不到任何解。 若是一定要找到x的解,那么就需要前往虛數領域中去尋索。 所以,該如何做呢? 很簡單。 首先想象一下,在一片無垠無際的虛無間,存在著一條朝左右兩側無限延伸沒有任何盡頭的直線。 然后在這條直線上找到,或者說選擇一個點,定義為0,再將其定義為原點。 隨后,再在這一原點0的右側,定義一定距離外的某一個點,為1。 接著,在1的右側走過一段與1和0之間完全相等的距離。 停下來,再定義一個點,為2。 以此,無限類推下去。 便可不斷推出3、4、5、6……直到無窮。 那么這一條直線上所有與0和1之間,與1和2之間,與2和3之間距離相等的點,就是整數。 而在0和1之間,在1和2之間,在2和3之間的所有點,便是分數與無理數。 最后,在原點0右側的所有點,無論無理數、分數還是整數,就都盡皆屬于正數。 至于在原點0左側那所有的,與原點0右側所有的點都完美對稱的點,則都是負數。 于是,在這條無限長直線之上的數字,便都為實數。 任何一個實數,若想從一個點到達另一個點,都必須要經過兩點之間的所有整數、分數及無理數。 譬如從3到達4,就得經過30001,經過31111,經過31415926……,經過√10,經過33333,經過……總之各種各樣共計不可數無窮個數。 由此便不難發現,在這一條代表著所有實數的悠長直線上,除卻原點0之外的任何一個點的平方2,其結果都會且只會出現在這一條直線原點0的右側,也就是正數范疇里。 譬如正數5的平方52,就是25,依然屬于正數,在原點0的右側。 再譬如負數5的平方52,也一樣是25,一樣屬于正數,一樣在原點0的右側。 5與5這一正一負兩個截然相反的數,在經歷了平方相乘運算過程后,卻得到了同樣的數,并且同樣是正數。 很神奇嗎? 當然不神奇啊,正正得正、負負得正、正負得負,這本就是初中一年級便會教的知識點。 那么就可以想像一下,有沒有可能存在著這樣一個數,它的平方2會出現在原點0的左側,即負數范疇內呢? 若換一種表達方式,便是一個負數,譬如1,其在存在有「正正得正、負負得正、正負得負」這些數學規則的前提下,可不可以擁有一個平方根,或者說偶數次方根呢? 答案是:可以。 這一運算,如果用數學語言來表達,便是:1i2。 簡單來講,這一數式中的i,就是虛數元。 如果有某一數字中含有i,那么這一數字便是虛數。 可虛數概念體現到整個數學層面,乃至真實世界里,又會是怎樣的呢? 首先是數學層面。 這時候,便要進行二次想象了。 想象,在無際無垠的絕對空白中,那一條代表著所有實數的悠長直線——實數軸,依然懸峙著。 現在呢,在這一條無邊悠長的實數軸中心原點0處,作一條90°的垂線。 讓其貫穿原點,并沿著上下兩個方 向,仿若實數軸那樣不斷延伸下去上去,直至無窮遙遠。 那么這一條垂直于實數軸的縱軸,便是虛數軸。 一切不存在于實數軸上的數,像是x210中的x,以及1i2中的i,以及所有負數的偶次方根,就全數都存在于這一條虛數軸上。 因此這一條虛數軸,即是廣義上的虛數領域。 某種意義上來說,實數域與虛數域便存在于不同的「相位」中。 第(1/3)頁