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部落的约定:爱因斯坦、布尔巴基和入门的读者

一种记号并不是以同样的方式属于所有数学家。每个领域,有时每个学派,都有自己的捷径,外来者会在上面绊倒。这不是缺陷:任何活的语言都是如此,都会分化出口音和行话。但它对读者和学习者会产生影响。 爱因斯坦删掉了求和号 1916 年,在提出广义相对论的论文中,阿尔伯特·爱因斯坦需要写几百个这样的式子: $$\sum_{\mu=1}^{4} a_\mu b^\mu = a_1 b^1 + a_2 b^2 + a_3 b^3 + a_4 b^4.$$他注意到,在他的公式里,每当一个指标重复出现——一次在下、一次在上——就要求和。于是他和读者约定:当一个指标出现两次时,求和是不言而喻的,$\Sigma$ 不必写出。上面的式子就只写成 $a_\mu b^\mu$。 1921 年在维也纳演讲时的阿尔伯特·爱因斯坦,费迪南德·施穆策绘。Ferdinand Schmutzer · 维基共享资源 · 公共领域 据说爱因斯坦曾跟一位朋友开玩笑:“我在数学上有了一个伟大的发现:每当要对出现两次的指标求和时,我就把求和号省掉。”玩笑背后是认真的。爱因斯坦约定如今是相对论和微分几何的通用语言;物理学家读 $R_{\mu\nu} g^{\mu\nu}$ 时,不会想到里面藏着一个十六项的二重求和。别的领域的学生看到的是两个字母,根本看不到求和。 布尔巴基的符号 尼古拉·布尔巴基小组——从 1935 年起重写数学基础的法国集体数学家——在记号上留下了一些如今看来普遍通用的痕迹。空集符号 $\varnothing$ 是安德烈·韦伊为 1939 年《数学原本》第一卷选定的,他熟悉挪威字母表中的字母 Ø。布尔巴基书页的边上还有一个交通标志,危险弯道 ☡,提醒读者这一段需要格外小心。 一个字母,几个部落 $i$ 还是 $j$? 对数学家来说,$\sqrt{-1}$ 是 $i$。对电气工程师来说是 $j$,因为 $i$ 已经被电流占用了。两者把同一个东西分别写成 $3 + 4i$ 和 $3 + 4j$。 $\log$。 对许多数学家来说,$\log x$ 是以 $e$ 为底的自然对数。对工程师和计算器来说,是以 10 为底。对计算机科学家来说,几乎总是以 2 为底。三种意思同时出现在同一年出版的书里。 $\langle \psi |$。 量子物理学家用保罗·狄拉克的括号(1939)书写态:左矢 $\langle \phi |$ 和右矢 $| \psi \rangle$,合起来是括号 $\langle \phi | \psi \rangle$。这套记号是个文字游戏(英文的 bracket 被拆成 bra 和 ket),同时也让某些计算几乎自己写了出来。 暗号与边界 一种群体内部的记号,为已在圈内的人节省笔墨,却向圈外的人收取过路费。它是一种暗号:不写求和号而写 $a_\mu b^\mu$ 的人,表明自己属于这个部落。好的普及文章和好的老师反其道而行之:他们至少把部落省略的东西完整地写出一次。