虚数 i --- 负一的平方根 --- 出现后,长期不被理解,后来是高斯找出其几何含义,那就是复数相当于二维平面上的点,其乘法相当于转动+伸展。 我在前面曾经写道,虚数 i 相当于一个九十度的转身,在评论中,我也提到,这个九十度转身是正好就是转动的生成元。
威廉-哈密尔顿是一位英国科学家,有一天他教他两个儿子怎么把两对数相乘,比如说一对数是 (1,2),一对是 (3,4),怎么正确地把它们乘起来算出 (1,2)x (3, 4) 呢? 考虑两个复数 a + i b 与 A + i B , 其相乘的结果 是 (a + ib ) * (A + iB ) = aA - bB + i (aB + bA) 。举例说明 ( 1+ 2i ) (3+4i) = 1*3-2*4 + i(1*4 + 2*3) = -5 + 10 i 。所以,哈密尔顿教他儿子们的答案是 : (a, b) x (A, B) = (aA - bB, aB + bA ).
可以很容易验证,这个乘法满足所谓结合律,如果有三对数,是先乘后面两对,还是先乘前面两对,结果是一样的。我们举个例子好了
[(1,2)*(3,4)]*(5,6) = (-5, 10) * (5,6) = (-85, 20)
(1,2)*[(3,4)*(5,6)] = (1,2 ) * (-9, 38) = (-85, 20)
两个孩子接受力很强,很快就学会了这一招乘法。但他们马上冒出一个问题:三胞胎数 (a,b,c) 怎么与另外的三胞胎数 (A,B, C) 相乘呢?
这个问题卡住了哈密尔顿,他开始寻找答案,每天吃早饭,他小孩就会问:”爸爸,三胞胎数怎么相乘啊?“ 他只能回答,还不知道呢 (当然是排除那种最简单的情况)
这个问题困扰了哈密尔顿多年,有一天他经过一座桥时突然想到,三数之间不存在乘法 ,要建立类似一对数之间的乘法,必须要有四个数。