古代中国的数学发展 ——从《九章算术》聊起
2017-05-06

一般人心目中古时候的读书人,都只会死记背诵四书五经的文句,很多人也认为中国古代没有像样的数学发展。其实不然!

两千年前的“粟米之法”

最近笔者在台湾史英先生(人本教育金基会)编纂的小学数学教材里,看到一个源于《九章算术》的例子“粟米
之法”:

古时候官员为了协助农民,办了一个“粟换粝”工作站,规定只要带上50升的小米(粟)就可以换得30升的糙米(粝)。那当然农民不可能每次都带上刚好50升的粮食来换,所以他的数学问题是:

如果农民带来小米若干,请问他可以带回糙米若干?

想像一下,如果是您被指派担任这个“粟换粝工作站”的官员的时候,您该怎么办?所以《九章算术》提供了一个计算方法,让官员可以处理这个问题。

古人的数学能力比你差吗?

就是这样一个问题,相信对大部分的现代人而言,如果没有拿出计算机,可能一时也不知道该怎么办。要知道《九章算术》,可是一本超过两千年以前的书呢!该书作者已经不可考,而至少可信的是西汉的张苍、耿寿昌曾经对它做过增补和整理,其时大体已成了定本。

所以说,批评中国古代没有好的数学发展是说不通的。而且不只是《九章算术》,中国古代还有许多优秀的数学家,例如:

东汉张衡(78年-139年)就曾经准确的算出了“圆周率”。张衡还根据了他优秀的数学能力,制作了以水力推动的浑天仪,也发明了能够探测震源方向的地动仪和指南车等等,一生成就不凡。

《海岛算经》曾领先西方一千年
说到“圆周率”这个数学上的重要数值,很多人会想到了阿基米德。希腊数学家阿基米德用正多边形逐渐增加边数的方法求圆周率(这正是笔者的中学数学老师教的方法)。

然而一千八百年前,三国时代魏国数学家刘徽(约225年-约295年),以内接正六边形开始,逐次倍加边数的方法,逐步逼近圆周率。刘徽的割圆术方法比阿基米德的方法更为简便,刘徽所得的值也比阿基米德更为精确。

刘徽的《海岛算经》,也成为中国测量学的基础。美国数学家弗兰克盛赞他说,让“中国在数学测量学的成就,超越西方约一千年”。

另一个读者耳熟能详的数学家是祖冲之。

中国数学家祖冲之的成就
祖冲之(429年-500年)是南北朝时期的数学家。他也是继承刘徽的割圆术,计算圆周率准确至小数点后7位数,这个纪录保持了900多年,到了15世纪才被阿拉伯数学家阿尔.卡西所打破。

另外,一个球体该如何计算它的体积呢?祖冲之用“直截面积相比法”解决了这个问题。祖冲之的计算方法很巧妙,应用了现今所谓的“卡瓦列里定理”。此定理被公认是意大利数学家卡瓦列里(Gavalieri)所创,因而命名,其实早已为祖冲之所应用,还早了一千年呢!

中国古代的数学多有发展,即使是到了唐宋元明,甚至是清代也都各有成就。对数学有兴趣的读者,不妨抛开仔细去研究,跟西方的数学发展相比较,或许也能看出数学发展的端倪,而乐趣横生啊!
    来源: 看中国 责编: Kitt

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