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中國古代的數(shù)學(2)

來源:奧數(shù)網 2016-07-15 14:04:52

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  《九章算術》不僅在中國數(shù)學史上占有重要地位,它的影響還遠及國外。在歐洲中世紀,《九章算術》中的某些算法,例如分數(shù)和比例,就有可能先傳入印度再經阿拉伯傳入歐洲。再如“盈不足”(也可以算是一種一次內插法),在阿拉伯和歐洲早期的數(shù)學著作中,就被稱作“中國算法”。現(xiàn)在,作為一部世界科學名著,《九章算術》已經被譯成許多種文字出版。

  《算經十書》中的第三部是《海島算經》,它是三國時期劉徽(約225—約295)所作。這部書中講述的都是利用標桿進行兩次、三次、最復雜的是四次測量來解決各種測量數(shù)學的問題。這些測量數(shù)學,正是中國古代非常先進的地圖學的數(shù)學基礎。此外,劉徽對《九章算術》所作的注釋工作也是很有名的。一般地說,可以把這些注釋看成是《九章算術》中若干算法的數(shù)學證明。劉徽注中的“割圓術”開創(chuàng)了中國古代圓周率計算方面的重要方法(參見本書第98頁),他還首次把極限概念應用于解決數(shù)學問題。

  《算經十書》的其余幾部書也記載有一些具有世界意義的成就。例如《孫子算經》中的“物不知數(shù)”問題(一次同余式解法,參見本書第106頁),《張丘建算經》中的“百雞問題”(不定方程問題)等等都比較著名。而《緝古算經》中的三次方程解法,特別是其中所講述的用幾何方法列三次方程的方法,也是很具特色的。

  《綴術》是南北朝時期著名數(shù)學家祖沖之的著作。很可惜,這部書在唐宋之際公元十世紀前后失傳了。宋人刊刻《算經十書》的時候就用當時找到的另一部算書《數(shù)術記遺》來充數(shù)。祖沖之的著名工作——關于圓周率的計算(精確到第六位小數(shù)),記載在《隋書·律歷志》中(參見本書第101頁)。

  《算經十書》中用過的數(shù)學名詞,如分子、分母、開平方、開立方、正、負、方程等等,都一直沿用到今天,有的已有近兩千年的歷史了。

  中國古代數(shù)學,經過從漢到唐一千多年間的發(fā)展,已經形成了更加完備的體系。在這基礎上,到了宋元時期(公元十世紀到十四世紀)又有了新的發(fā)展。宋元數(shù)學,從它的發(fā)展速度之快、數(shù)學著作出現(xiàn)之多和取得成就之高來看,都可以說是中國古代數(shù)學史上最光輝的一頁。

  特別是公元十三世紀下半葉,在短短幾十年的時間里,出現(xiàn)了秦九韶(1202—1261)、李冶(1192—1279)、楊輝、朱世杰四位著名的數(shù)學家。所謂宋元算書就指的是一直流傳到現(xiàn)在的這四大家的數(shù)學著作,包括:

  秦九韶著的《數(shù)書九章》(公元1247年);

  李冶的《測圓海鏡》(公元1248年)和《益古演段》(公元1259年);

  楊輝的《詳解九章算法》(公元1261年)、《日用算法》(公元1262年)、《楊輝算法》(公元1274—1275年),

  朱世杰的《算學啟蒙》(公元1299年)和《四元玉鑒》(公元1303年)。

  《數(shù)書九章》主要講述了兩項重要成就:高次方程數(shù)值解法和一次同余式解法(分別參見本書第119頁和第110頁)。書中有的問題要求解十次方程,有的問題答案竟有一百八十條之多。《測圓海鏡》和《益古演段》講述了宋元數(shù)學的另一項成就:天元術(用代數(shù)方法列方程,參見本書第121頁);也還講述了直角三角形和內接圓所造成的各線段間的關系,這是中國古代數(shù)學中別具一格的幾何學。楊輝的著作講述了宋元數(shù)學的另一個重要側面:實用數(shù)學和各種簡捷算法。這是應當時社會經濟發(fā)展而興起的一個新的方向,并且為珠算盤的產生創(chuàng)造了條件。朱世杰的《算學啟蒙》不愧是當時的一部啟蒙教科書,由淺入深,循序漸進,直到當時數(shù)學比較高深的內容。《四元玉鑒》記載了宋元數(shù)學的另兩項成就:四元術(求解高次方程組問題,參見本書第123頁)和高階等差級數(shù)、高次招差法(參見本書第131頁)。

  宋元算書中的這些成就,和西方同類成果相比:高次方程數(shù)值解法比霍納(1786—1837)方法早出五百多年,四元術要比貝佐(1730—1783)①早出四百多年,高次招差法比牛頓(1642—1727)等人早出近四百年。

  宋元算書中所記載的輝煌成就再次證明:直到明代中葉之前,中國科學技術的許多方面,是處在遙遙領先地位的。

  宋元以后,明清時期也有很多算書。例如明代就有著名的算書《算法統(tǒng)宗》。這是一部風行一時的講珠算盤的書。入清之后,雖然也有不少算書,但是像《算經十書》、宋元算書所包含的那樣重大的成就便不多見了。特別是在明末清初以后的許多算書中,有不少是介紹西方數(shù)學的。這反映了在西方資本主義發(fā)展進入近代科學時期以后我國科學技術逐漸落后的情況,同時也反映了中國數(shù)學逐漸融合到世界數(shù)學發(fā)展總的潮流中去的一個過程。

  中國數(shù)學發(fā)展的歷史表明:中國數(shù)學曾經為世界數(shù)學的發(fā)展作出過卓越的貢獻,只是在近代才逐漸落后了。我們深信,經過努力,中國數(shù)學一定能迎頭趕上世界先進水平。

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