中国先秦时期的这两部数学著作 绝对是一座金矿

中国具有悠久辉煌的历史,在科学领域曾创造了高度的文明,对人类发展作出过十分重要的贡献。李约瑟说,“中国的古代科学技术史,绝对是一座金矿”。他还指出“奇怪的是,忠实于表意原则而不使用字母的文化(中华民族),反而发明了现代人类普遍使用的十进位制的最早形式,如果没有这种十进位制,就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界了”。

当然,我国古代数学领域的大成就,远不止于发明十进位制,其中有不少是里程碑式的成就。

现在,我们聊聊先秦时期著名的数学典籍吧。这一时期著名的典籍有《周髀算经》和《九章算术》。

周髀算经

据考证,现传本《周髀算经》成书约于西汉时期(公元前1世纪)。目前传世的最早刻本,是南宋嘉定六年时的传刻本,现藏于上海图书馆。之所以备受后世推崇,因为一方面它是现存最早的天文数学著作,总结了古代天文学中所应用的数学知识,有些内容在世界数学史上是最早,对后来数学产生过深远的影响;此外,它在讨论天地现象时没有带任何迷信色彩。

说它是天文著作,因为中国古代按所提出的宇宙模式的不同,天文学共有三家学说,“盖天说”是其中之一,而《周髀算经》是“盖天说”的代表。这派学说主张:天像盖笠,地法覆盆。

实际上,说它是数学著作更为准确,因为《周髀算经》在数学上的主要成就是介绍了勾股定理及其在测量上的应用。原书没有对勾股定理进行证明,其证明是三国时东吴人赵爽在《周髀注》一书的《勾股圆方图注》中给出的。

此外,书中还有开平方的问题,等差级数的问题,使用了相当繁复的分数算法和开平方法,以及应用于古代的“四分历”计算的相当复杂的分数运算。

九章算术

公元前221年,秦皇建立了中国第一个统一的中央集权的封建主义国家。自秦至西汉前期,新兴的地主阶级奖励耕织、兴修水利、重视冶炼、修建长城……在生产的推动下,科学技术获得长足发展。《九章算术》就是在这种历史条件下编成的。

该书主要以按类分章形式编撰的数学问题集,收集了实际的数学问题共246个,分为方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股等9章,所以定名为《九章算术》。其中的算式是从筹算记数法发展起来的,该书以算术、代数为主,内容涉及分数四则运算、解联立方程组、正负数运算等。

更有趣的是,书中的“术曰”,给出简短的程序化算法;“答曰”给出答案,这种解题步骤与如今的计算机证明有异曲同工之妙。难怪吴文俊先生在《计算机对初等几何的机器证明》曾说,正汲取了中国古代数学的精华的一种算法思想。