e有时被称为自然常数.docx

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e有时被称为自然常数

e有时被称为自然常数（Naturalconstant），是一个约等于2.71828182845904523536……的无理数。

以e为底的对数称为自然对数（Naturallogarithm），数学中使用自然（Natural）这个词的还有自然数（Naturalnumber）。

这里的“自然”并不是现代人所习惯的“大自然”，而是有点儿“天然存在，非人为”的意思。

就像我们把食品分为天然食品和加工食品，天然食品就是未经人为处理的食品。

但这样解读“自然”这个词太浅薄了！

为了还原全貌，必须穿越到2500多年前的古希腊时代。

（你也知道，穿越剧都很长（>﹏<），不喜欢长篇大论的，可直接跳到后面看结论。

）

“自然”的发明

我们知道，人类历史上曾出现过很多辉煌的文明，例如大家熟知的四大文明：

古巴比伦、古埃及、古印度河以及古代中国。

但是要说谁对现代文明的影响最大？

对不起，四大文明谁都排不上！

真正对现代文明影响最大的是古希腊文明，特别是古希腊的哲学、科学思想，是整个现代文明的源头和基石。

这里并不是要贬低四大文明，现代文明也从各文明继承了大量的文化遗产，只是相比古希腊要少很多。

现代人的基础教育，无论是什么国家、什么社会制度、什么民族，在教科书里除了介绍自己的古代成就外（如四大发明），还会大篇幅的介绍古希腊的科学、哲学思想，来启蒙学生的心智，这是跨越国界的共同做法。

大家都这样做的原因，就是因为古希腊哲学家发明了科学的思维方法和“自然”（Natural）这个词，在理论中用自然来取代具体的神灵，这是人类文明史上划时代的发明。

如果没有这个发明，现代文明可能还会晚出现数千年，所以这是至关重要的进步。

在古希腊文明之外的古文明里，人们解释世间万物的运行时，总是要引入神灵等超自然、拟人化的因素。

例如，得病了就认为鬼神附体，洪水泛滥就认为天神发怒，石人一出天下就可以造反了，总有一个超自然的神灵在操纵万物的运行。

人们偏爱形象而戏剧化的解释，拟人化的神灵恰恰具有形象、戏剧化的特点，最易于接受和传播。

现代喜欢希腊神话的人数，也远多于喜欢希腊哲学的。

电视里最流行各种奇幻故事，例如狼人、吸血鬼什么的。

古代人也一样，不同的是我们知道这是假的，古人则认为是真的，这成为他们理解世界运行的思维定势。

直到公元前624年，泰勒斯的出现，才第一次用自然取代神灵的位置。

泰勒斯被称为“科学和哲学之祖”、“科学之父”、“哲学史上第一人”！

（还有比这更牛的称号吗？

）

其实泰勒斯是个多神论者，他认为神是存在的，是神让万物有了自己内在的规律。

但解释万物的运行，不能靠凭空的制造故事，要靠坚实的证据来发现这些规律，并用理性的方法解读。

这就是泰勒斯的最大贡献，开创了一套认识世界的全新思维方法，他关注的是证据、规律、理性，而不是神。

尽管泰勒斯提出的理论现在看起来很粗糙。

但是人们不再需要像宗教一样，把旧理论看成是不可否定的权威结论。

只要有坚实的新证据和理性的推理，旧理论可以被修改或推翻，更好的理论就可以建立起来。

这是一种可靠的、可进化的理论体系。

相反，宗教是停止进化的、只能膨胀的理论体系，例如你只能解读圣经，但不能否定圣经。

后来的希腊哲学家不断借鉴和发展泰勒斯的理论，建立了“自然”（φύσις）的概念，“自然”代表万物因为本源而发生自然而然的变化。

赫拉克利特还引入了逻各斯（希腊语：

λόγος，英语：

Logos）的观点，用以说明万物变化的规律性。

逻各斯原来是指语言、演说、交谈、故事、原则等，这里的逻各斯则主要指一种尺度、大小、分寸，即数量上的比例关系。

后来对数的发明人纳皮尔就用Logos和arithmos（算法）创造了单词Logarithm来命名对数法，经过后人简化变成了对数符号log。

“自然”与美

古希腊的学者还给“自然”赋予美的含义，他们认为规律性就是一种和谐感，数学的比例是种超越肉体感官、只能靠心智才能领悟到的美。

毕达哥拉斯就是其中最极端的代表，他对数学美的狂热追求超过了偏执的程度，美像神一样不可冒犯，毕达哥拉斯主义走向了科学的反面，成了宗教。

毕达哥拉斯主义者庆祝日出

这种宗教的狂热驱动他和信徒们不断的去挖掘“自然”之美，并在数学之外的音乐、建筑、雕刻、绘画等领域发现了大量的比例关系，最有名的是毕达哥拉斯定理（中国叫勾股定理）。

毕达哥拉斯认为所有图形中，圆是最对称的，所以圆是最完美的图形。

参见毕达哥拉斯学派美学思想（朱光潜）

“自然”思想的意义

雷军说得好，“在风口上，猪都会飞”！

就像乔布斯开启了移动互联网时代，泰勒斯则开启了古希腊哲学时代。

古希腊时代是一个科学、哲学大爆炸的时代，原本黑暗的天空中突然爆发出无数的新星：

赫拉克利特、毕达哥拉斯、德谟克利特、苏格拉底、柏拉图、亚里士多德、阿基米德、欧几里得、希波克拉底等等，都因为得益于这套思维方法，发现了大量的自然规律，成为各学科领域里开天辟地的先贤。

古希腊人还把自然的概念引入社会领域，来分析社会中的现象和规律。

例如亚里士多德就曾经激烈的抨击借贷，认为在所有赚钱方法中，利息是最不自然的。

以自然作为基础，会比人为强制规定作为基础更稳定和可靠。

例如：

英尺（foot）的长度就是根据人的脚长来人为规定，人的脚长差异太大，历史上英尺发生过很多次变化，不稳定，这是不自然的。

而海里的长度则接近自然，如下图，海里是根据地球周长计算的，是1角分的长度，变化就极小。

对比之下，宗教等理论体系的基石并不是自然的，靠的是强制手段来确立的权威，这是不稳定的。

当强制手段不再有效时，就会使宗教分裂成各种教派。

自然思想不同于宗教，靠的是坚实的观察证据和理性思维，任何人都可以反复验证，具有可证伪性。

这样打下的基础就非常的稳固。

正是这种稳定性和可靠性，古希腊思想被越来越多的人所接受，对后人产生了巨大的影响，几乎奠定了现代所有科学领域的基础。

经过2500多年的不懈努力，终于在古希腊文明所铺就的最稳固基石上，人类建立起了现代文明的宏伟大厦。

自然数中的“自然”

古希腊认为像1、2、3这样的数，是事物本身就有的属性，可以用来描述日常事物的数量和顺序，无需过多解释，就是3岁小孩也能快速理解，所以这些数被称为自然数（Naturalnumber）。

但这种朴素的自然观限制了数的范围，无法解释0，负数、分数、小数等数。

古希腊人认为这些数并不自然，是人为了计算而发明出来的，不是自然的数。

毕达哥拉斯就非常厌恶无理数，无理数的不规律破坏了和谐美。

他的门生希帕索斯Hippasus就是因为发现了√2并公布出去，居然被毕达哥拉斯以渎神的罪名被淹死了，这被称为数学史上的第一次數學危機。

后人认为毕达哥拉斯也发现了黄金分割率，但因为也是无理数，所以一直秘而不宣。

现代我们知道，没有受过基础数学教育的人要想理解这些数，不仅需要了解更复杂的概念模型，还要熟悉加、减、乘、除等运算方法，只有这样才能完全明白。

而更复杂的数，例如无理数、代數數和超越數，也需要了解更复杂的运算。

我们的主角e，就是超越数，既然理解e的含义需要理解相关的运算，而这些运算最早都和利息有关，所以我们继续穿越。

从古希腊再往回穿越4000年，穿越到7000年前的苏美尔文明时代。

利息的发明

7000年前，美索不达米亚的苏美尔人因为发达的农业和贸易，建立起人类最早的文明和城市，参见问题《为什么会有国家？

》。

苏美尔人也第一个发明了利息，一起通过一个虚构的小故事来理解利息的起源：

∙农民张三经常去城市卖粮食、换日常用品，他发现城里人很喜欢羊奶，这是一个商机！

∙但是他自己没有母羊，也买不起，于是他找到牧羊人王二小，想租借他的母羊。

∙张三想用大麦作为每年母羊的租金，但王二小想了想，不想把母羊租给他。

∙因为母羊每年都生羊羔，把母羊给张三，虽然有租金，但羊羔的收益就没了。

∙张三明白了王二小的顾虑，就承诺他只用母羊产奶，如果母羊生下羊羔，羊羔还是归王二小。

∙王二小认为这样才比较划算，于是就答应了租借母羊。

∙张三和王二小到神庙，要在神的见证下订立合同。

∙公证人用楔形文字把债务合同刻在了泥板上，并明确了租金和羊羔的归属。

羊羔收益成为租借者的应得利润，这很公平，也很自然。

后来人们发现借钱也应该给羊羔收益，因为这笔钱如果用来买母羊，每年都会有羊羔收益。

所以钱借给贷款者，他除了要归还本金，还要归还这笔钱本应获得的羊羔收益。

这个羊羔收益就成为了后来我们熟知的利息，在苏美尔文字中，利息的单词mas原本是牲畜幼崽的意思，随着时间的推移，利息的含义逐渐和牲畜没有了关系。

这和我们汉字中货币、宝贝、财产等词中都含“贝”字是一样，因为海贝就是3000多年前夏商时代流通的货币。

历史上每次新能源的普及都会引发人类社会革命性的进步，利息就是一种革命性的新能源发明，只是这次驱动的不是机器，而是人。

利息的价值就在于其巨大的激励作用，驱动人们把自己的资源拿出来，分享给其他人使用。

利息的激励模式也迅速在实物、粮食、金银等资产借贷上得到普及。

金融领域的第二大创新（第一是货币）就这样诞生了。

4000多年前的《埃什嫩那法典》（TheLawofEshnunna）中就有了对利息的规定：

每1谢克尔<白银>（180粒大麦）的利息是36粒大麦（即利率为20%）；

每300塞拉（sila）<谷物>的利息是100塞拉（即利率为33.33%）。

来源：

IraqNationalMuseum

人们对利息有着又爱又恨的复杂感情：

当急需钱时，人们焦急的不惜一切代价筹钱；等到终于借到钱，需要还利息时，人们又开始愤愤不平。

柏拉图就曾经主张，人们应该只还本金，不要归还利息。

参见古希腊的债务危机

他的学生亚里士多德在《政治论》一书中也激烈的抨击利息，认为在所有赚钱方法中，利息是最不自然的。

Andthisterminterest,whichmeansthebirthofmoneyfrommoney,isappliedtothebreedingofmoneybecausetheoffspringresemblestheparent.Whereforeofanmodesofgettingwealththisisthemostunnatural.

来源：

http:

//classics.mit.edu/Aristotle/politics.1.one.html

每个时代的人们都有他们思想的天花板，亚里士多德的天花板就是不能接受金钱可以像生命一样增殖。

他认为这是荒诞的、不是钱原来的属性、是不自然的。

但如果他知道利息的起源，明白利息在经济系统中的推动作用，他可能会改变观点，整个人类经济和政治史都会彻底改写了。

柏拉图和亚里士多德并不是第一个站出来抨击利息的人，但是他们在历代学者和政治精英中的巨大影响力，这些观点后来成为了社会的主旋律，后世的社会现象，例如中世纪教会禁止收息放贷、犹太人被歧视迫害，以及马克思的共产主义思想，都和柏拉图、亚里士多德有着一脉相承的关系。

好了，先从历史里出来一会儿，让我们来看一下利息和e的关系。

利息中的e

e和圆周率π都是超越数，π的含义可以通过下图的割圆术来很形象的理解。

假设等边形的对角线长为1，只要等边形的边足够多，算出来的周长就可以越来越接近圆周率π。

但是解释e的含义却很难找到这样直观的例子，阮一峰翻译的文章《数学常数e的含义》说的很好，只是公式太多，并不直观。

幸好我在原文《AnIntuitiveGuideToExponentialFunctions&e》中找到了很直观的图，只要理解了这个例子，e的含义就明白了。

假设你在银行存了1元钱（下图蓝圆），很不幸同时又发生了严重的通货膨胀，银行存款利率达到了