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# 每天早晨，他的儿子都会跑来问同一个问题。 “爸爸，三维数字能做除法了吗？” 爱尔兰数学家哈密顿每次都只能苦笑：还没呢。…

每天早晨，他的儿子都会跑来问同一个问题。
“爸爸，三维数字能做除法了吗？”
爱尔兰数学家哈密顿每次都只能苦笑：还没呢。

这一问，就是大半辈子。
二维的复数很漂亮，能拉伸，能旋转。
但在三维空间里，连乘法带除法彻底卡死了。
怎么转怎么乱。
这要怎么解？

1843年10月16日，哈密顿走在都柏林的布鲁姆桥上。
电光石火间，他突然顿悟了。
在三维里死磕，根本没有解。
想算明白三维空间的旋转，必须一口气跳进第四个维度。
不仅要加一个虚数单位，还要一口气加三个：i、j、k。

他兴奋得顾不上体面，当场拔出小刀把公式刻在桥石上。
这就是四元数（Quaternion）。
在这套四维数系里，纯虚数部分第一次有了一个专属名字：向量（Vector）。
但这套数学在当时简直像个异类。
因为它的乘法完全不满足交换律：i 乘 j 等于 k，反过来 j 乘 i 却等于负 k。

当时的数学界直接炸锅了。
同行们不仅不能理解，甚至公开在论文里骂它是“邪恶的数学”。
《爱丽丝梦游仙境》作者当时是牛津数学家，还在疯帽子茶会里狠狠讽刺了它一把。
茶客们发疯一样不断轮换座位，嘲讽的就是这种顺序一变结果就变的位置混乱。
哈密顿甚至专门成立了一个学会到处布道，也没能挽回它被冷落近百年的命运。

结果一百年后，计算机和机器人时代到了。
在3D空间里计算物体旋转的工程师们，全被传统算法逼疯了。
用常规方法算旋转不仅极度吃算力，还会产生致命的数值误差和万向节死锁。
转着转着两个旋转轴重叠，整个三维姿态瞬间瘫痪。
怎么破？

工程师们从旧纸堆里翻出了哈密顿的四元数。
升到四维空间去算旋转，计算量奇小，而且彻底消灭了死锁。
今天，从3D游戏引擎里的动作渲染，到机器人控制、空间姿态计算，底层全跑着这套四维数学。
甚至在微观量子力学里，描述电子自旋和光子偏振也全得靠它。
当年他在都柏林桥上随手刻下的公式，如今在原址被立成了一块永久纪念牌。

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