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中國古代數學是如何萌芽發展?

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用木製成的古舊計算工具(Shutterstock)
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人類進入文明時代以來,數學中心經過幾次大轉移。公元前二世紀前後,數學中心以探討數量關係為主的中國數學後來居上。文藝復興之後,世界數學中心轉移到了歐美。從公前二三世紀至公元十四世紀初,長達約一千七百年間,中國傳統數學雖有高潮、低潮,卻一直走在世界前列。數學是中國古代最為發達的基礎科學之一,通常稱為算術,即「算數之術」。它包含今天數學教科書中算術、代數、幾何、三角等方面的內容。

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勾股圖
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中國的先民在與自然界接觸中積累了許多數和形的知識,逐步認識了數和形的概念。甲骨文數字已是十進位。殷末周初,人們便用矩測望高深廣遠,具備了簡單的勾股知識。周公制禮,數學成為貴族子弟教育中的「六藝」之一。最晚在春秋時代,人們已能熟練使用算籌這種當時世界上最優越的計算工具、應用十進位置值制這種最先進的記數法、諳熟九九乘法表、整數四則運算,並使用了分數。

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勾股

中國古代稱直角三角形為勾股形,其直角旁的短邊稱為勾,長邊稱為股,對着直角的邊稱為弦。

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六藝

西周時期學校教育的內容,包括禮(禮儀制度、道德規範)、樂(音樂、詩歌、舞蹈)、射(射箭)、御(駕車)、書(文字讀寫)、數(演算法)。

戰國時期,百家爭鳴。中國傳統數學的基本框架形成,確定了「九數」即數學的9個分支:方田、粟米、衰分、少廣、商功、均輸、盈不足、方程、旁要,它們形成了。出現《九章算術》等著作,標誌着世界數學中心從古希臘轉移到中國,也標誌着數學研究從以定性研究為主轉變為以定量研究為主。

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《九章算術》中的分類
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東漢末年到魏晉時期,趙爽撰《周髀算經注》,以出入相補原理證明了前此的勾股知識;魏劉徽撰《九章算術注》,總結、發展了出入相補原理、截面積原理、齊同原理與率的理論,完善了重差術,引入了極限思想和無窮小分割方法,「析理以辭,解體用圖」,以演繹邏輯全面證明了《九章算術》的公式、演算法,奠定了中國傳統數學的理論基礎。

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《周髀算經》中的「日高圖」
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1084年,北宋秘書省刊刻了漢唐九部算經,是為世界上首次印刷數學著作。數學迎來了籌算數學的高潮。這個高潮體現在兩方面:一是探討乘除捷演算法,珠算盤應運而生。一是在高次方程解法、同餘式解法、列方程與聯立高次方程組解法、高階等差級數求和與招差法等方面取得超前其他文化傳統幾個世紀的重大成就。

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同餘式解法

同餘式是論數的一種基本概念,例如現有整數 a 、 b  和 n,若 n 整除(a-b) ,這樣a和b稱為n的同餘。

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招差法

招差術即高次內插法,是現代計算數學中一種常用的插值方法。

進入明朝,由於理學統治,數學水準遠低於宋元。從此,中國失去了數學大國的地位。明末,利瑪竇等傳教士將西方數學傳入中國。清朝,一批失傳已久的漢唐宋元算書被發現。鴉片戰爭之後,西方數學再一次傳入中國。李善蘭、華蘅芳等與傳教士合譯了若干微積分方面的西方數學著作,近代數學開始傳入中國。上世紀初,中國傳統數學中斷,中國數學逐步融入統一的世界數學。

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Last updated:
2019-11-19

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