登陆注册
6906700000014

第14章 宋元数学

从秦汉到隋唐,中国数学可算是蓬勃发展的,出现了不少数学家与数学著作,数学教育也积极展开。但是与宋元时期相比,后者已把中国的筹算数学发展到了顶峰,在数学的许多领域,宋元数学的成就代表了当时世界数学的水平。其中杰出的数学家和数学成就有:

沈括(1031~1095),其著《梦溪笔谈》26卷(1088年左右),载录了他所发明的“隙积术”和“会圆术”,前者是一种高阶等差级数的求和方法,后者是关于弓形孤长计算的近似方法。

秦九韶(1202~1261),其著《数书九章》18卷(1247),载录了他所创造的“大衍求一术”和“正负开方术”,前者是由《孙子算经》所开创的一次同余式理论的发展,在世界数学史上被称为“孙子剩余定理”;后者是沿着《九章算术》用开方术求二次方程数值解这条脉胳,在贾宪(11世纪)的“增乘开方法”基础上发展起来的,这是一个求任意次方程数值解的方法,比同类型的“霍纳法”要早出500多年。

李冶(1192~1279),其著《测圆海镜》12卷(1248)和《益古演段》3卷(1259),载录了他发明的“勾股容圆术”和“天元术”,前者是圆外切直角三角形各种线段间的关系的计算问题;后者是列方程的方法,这是初等代数的核心问题。

杨辉(13世纪),其著《详解九章算法》12卷(1261)、《日用算法》2卷(1262)、《田亩比类乘除捷法》2卷(1275)。其中尤以《详解九章算法》因附有二项式系数三角阵,即所谓的杨辉三角而闻名于世。其实,杨辉自己说这种三角阵出自贾宪书中,原名为“开方作法本源图”,贾宪是用它来进行高次幂开方的。杨辉著作的大部分内容都是民间实用数学的总结,它代表了筹算数学顶峰时期的一个发展方向。

朱世杰(14世纪),其著《算学启蒙》3卷(1299)和《四元玉鉴》3卷(1303),前者属日用算书,后者重理论探求。在《四元玉鉴》中朱世杰将列一元高次方程的天元术,推而广之,提出了列四元高次方程的方法——四元术、又在沈括的“隙积术”和郭守敬等人的“招差术”的基础上,提出了“垛积招差术”——有限差分法的一种形式,著名的有限差分法是1715年由英国数学家泰勒提出的。

总之,宋元时期是中国数学大放异彩的时期,它像一盏灿烂的明灯,表明了世界数学发展的高度。

宋元数学为什么会出现如此盛况,这自然要从宋元社会的特点和中国数学的发展规律中去寻找答案。

就宋元社会来说,它有一个较长时间的相对安定的局面,这有利于社会生产的发展,尤其是以手工业为主体的工业生产的兴起,给科学文化带来积极的影响和推动作用,像雕版印刷的广泛采用,印本数学著作的出现都给数学发展提供了条件。

数学学派的出现是促进宋元数学发展的直接原因。北宋以后中国民间曾多次出现各学术团体,它们各有自己的研究中心,形成具有一定风格的学派。这些学派的中心人物大都是献身数学而不求官职的学者,因此在学术上很有造诣。其中有朱世杰为代表的燕山学派;有杨辉为代表的钱塘学派;有郭守敬、王恂为代表的河北武安紫金山学派;还有李冶为代表的河北元氏封龙山学派。这些学派都曾在中国数学史上独树一帜,作出了杰出的贡献。

宋元数学高峰,也是筹算数学发展的必然趋势。筹算数学从春秋开创以后,曾在解决实际问题过程中得到发展,由于当时实际问题对数学的要求主要是计算方面的,因此筹算数学所能创造的成就的范围基本上也属于计算方面的,有一定的局限性。如同一切事物具有产生、发展及消亡过程一样,筹算在其消亡的前期必然会出现一个顶峰,在它可能获得成就的范围上创造出一个最高的水平。宋元数学高峰以后,筹算数学的发展也就日趋低潮,不久被珠算和西洋数学所代替。

宋元数学所创造的最高成就,并没有得到继承和发展,象天元术、四元术、正负开方术、招差术等,后来很少有人问津,要不是清初有人予以发掘,它几乎成了“绝学”。造成这种结局的原因大致有二点:一是由于中国数学的局限性,即它与社会需要的关系,始终以婢女的身份出现,少有数学自身发展的独立性。更何况中国数学的算法体系压抑了数学发展的内动力——思辨性,即使在自己的体系中也只能得到有限的发展。二是由于筹算制度造成的。筹算所能提供的创造性发展的舞台极为有限,它始终把数学框死在计算这个范围内。严格地说,筹算只是属于算术范畴,数学的其它领域它是很难顾及的。筹算成为绝学是必然趋势,只是时间先后问题。

宋元数学的顶峰,除了上面提到的成就之外,还反映在计算技术的改进上。为了适应宋元时期农业、手工业和商业的发展,对数学提出了快速计算的需要,当时曾先后出现了许多乘除捷法和各种歌诀。《宋史·艺文志》著录算书49种,其中除去20种属算经十书及注文外,其余有26种是“求一术歌”“化零歌”“算法口诀”“算法秘诀”之类的内容。元代更是出现了内容丰富的实用算书。

在这股算法实用化的潮流中,杨辉是杰出的代表人物。杨辉浙江杭州人,他一生共发表数学著作5种21卷,如:

①《详解九章算法》12卷(1261)

②《日用算法》2卷(1262)

③《乘除通变算宝》3卷(1274)

④《田亩比类乘除捷法》2卷(1275)

⑤《续古摘奇算法》2卷(1275)

可见杨辉的数学研究的重点是放在改进计算方法上的。

当时计算方法上的改进主要是改进筹算的乘除运算。沈括在《梦溪笔谈》卷十八中说:“算术多门,如求一,上驱,搭因,重因之类皆不离乘除”。“重因”就是化多位乘法为个位乘法;“搭因”和“上驱”疑是属于加法代乘法,与传本《夏侯阳算经》的“身外加几”和杨辉的“身前因法”相当;“求一”就是化乘除数的首位数为1,从而以加减法代乘除法。所有这些都是唐代以后为了适应商业经济的发展而逐渐发展起来的。这些方法不仅在当时的社会实践中发挥了作用,而且也是从筹算过渡到珠算的一座桥梁。

捷法的出现,目的是使运算快速,但这种快速的要求却不可能在筹算中实现。这样,变革筹算就提到日程上来了。筹算乘除捷法出现后,把原来筹算乘除时“三重张位”的情况,改成了在同一横行里演算。乘法,只要列出被乘数和乘数,把被乘数逐步地改变成所求的积数;除法只要列出被除数和除数,把被除数逐步改变成所求的商数。这正是珠算运算时所需要的。另外,实用算法中口诀的应用,也促成算筹转化成串状的算珠,出现了新的算器——珠算盘。

珠算的出现标志着中国的计算技术达到了新的高度,也可以说是中国“经世务用”数学的最高产物吧!

同类推荐
  • 必知的科技之最(青少年科技爱好培养)

    必知的科技之最(青少年科技爱好培养)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 破译人类起源之谜(破译奥秘大世界丛书)

    破译人类起源之谜(破译奥秘大世界丛书)

    《破译奥秘大世界丛书:破译人类起源之谜》讲述的是揭秘有猿人进化成人类的起源之谜。
  • 世界科学博览(全集)

    世界科学博览(全集)

    本书诠释了科学领域的各种现象,包括地球形成之谜近代化学的诞生热和电的奥秘木星的生命之谜等。
  • 世界航空风云(天下龙文百家科普论坛)

    世界航空风云(天下龙文百家科普论坛)

    本书通过深入浅出的叙述方式,佐以图片及相关的诸多航空知识链接,力图还原世界航空发展的简史。以准确的史料、全景式的描绘,向读者生动地讲述了人类在蓝天的召唤下是如何走过从飞天梦想、发明热气球、飞艇直到发明飞机的苦苦探索历程,以及飞机发明百多年以来对人类社会所产生的巨大影响。经典的机型、传奇的飞机设计师、惨烈的空战、甚至飞机制造商间滴血未见却杀气腾腾的商战,都为读者一一呈现在眼前。
  • 世界神秘现象

    世界神秘现象

    在无边的黑暗里,众多的未解和神秘静静地守候,等待那支探索火炬的亮起。幽暗的地宫、离奇的谜案、远去的传奇、隐藏的真相……那些沉睡在未知世界里的人和事在渐行渐近的好奇下,缓慢开启岁月的封印,褪去寂寞的外衣,展示出一幕幕尘封已久的画面……探索发现系列,宛如一个色彩斑斓、光怪陆离的万花筒,真实再现了大干世界的神奇瞬间,精彩诠释了人类文明的隐秘片段。神秘的、奇幻的、悬疑的……令人目眩神迷,欲罢不能。娓娓道来的传奇故事,弥足珍贵的彩色图片,打造出一席华美的文化盛宴。《图说天下·探索发现系列》编委会编著的《世界神秘现象》是“图说天下·探索发现系列”之一。
热门推荐
  • 仙颜仙语

    仙颜仙语

    二代遭遇女鬼,从此走上修仙路;你吃我,还是我吃你?这个问题值得商榷。如果没有遇见你,我将会是在哪里?如今我已遇到你,三千大道任我行。我唱我歌我自有我造化。与天奋斗,其乐无穷!与地奋斗,其乐无穷!与人奋斗,其乐无穷!
  • 安德鲁的童话世界

    安德鲁的童话世界

    一至三卷纯属于文字发泄。看故事可直接跳第四卷。
  • 傲古战皇

    傲古战皇

    攀武极巅峰,斩八方天骄,帝路争雄,泣血玄黄!陆玄离觉醒天地间最强的战体,又掌控气运神兵,从此踏上一条轰杀各种天才,妖孽之路。有激情,有热血,有红颜,有知己,他让万界不平,星辰失色!帝路争雄谁为先,唯我玄黄灭苍天!
  • 傲娇上司有点冷

    傲娇上司有点冷

    这个上司……有点靓,也有点冷!她也很凶猛!但从那天之后,我帮助过她一次后,一切都变了…………也从那开始,一个又一个麻烦接踵而来!
  • 声律启蒙(语文新课标课外必读第十二辑)

    声律启蒙(语文新课标课外必读第十二辑)

    国家教育部颁布了最新《语文课程标准》,统称新课标,对中、小学语文教学指定了阅读书目,对阅读的数量、内容、质量以及速度都提出了明确的要求,这对于提高学生的阅读能力,培养语文素养,陶冶情操,促进学生终身学习和终身可持续发展,对于提高广大人民的文学素养具有极大的意义。
  • 再见已是黄昏

    再见已是黄昏

    “青春的乡愁多半来自对遥远的事物,对一朵云,一颗星星的追索,因为永远无法触及,也是永远惆怅和浪漫的。”这是乐韵对黎族说过的。失去了最重要的人,无论如何,也会说:“对不起,我不能祝福你,因为你是我最重要的那个人。”就比如终有一场离别,只是淡淡的等着,然后离别就来了。
  • 谜之时空:我们的相遇

    谜之时空:我们的相遇

    她隐瞒着多重身份入学,本想平平静静的一直到毕业,不聊才一开学就‘结识’了一些厉害人物,是有利还是有害呢,可能都有吧。
  • 虐恋情深:冷宫弃后

    虐恋情深:冷宫弃后

    虐情系列第一部:《虐恋情深冷宫弃后》简称《虐后》她,苏浅,二十一世纪的一缕孤魂。她,幻茗初,幻家大小姐,崇景王朝不得宠的皇后。当她变成她,会有怎样的奇遇?她,苏浅,21世纪的一缕孤魂。他,墨绝尘,崇景王朝的花心皇帝,可是花心的背后又有着专情的一面。等他遇上她,又会碰撞出怎样的火花?第一次她对他动心,是因为他为了救她而受伤。第一次他对她动手,是因为她不小心碰了他心爱人的东西……她一开始对他毫无感觉,可他依然宠她疼她。她的心慢慢沦陷,可是发现一切的一切都是假的,他对她的宠爱只是因为他的‘她’,他的专情也只对‘她’一人……她说:“君王的爱,我要不起”
  • 浴血战途

    浴血战途

    咄咄逼人的外敌,乌烟瘴气的朝政,这腐朽的国度,末路的王朝,在夕阳的余晖之下从此走向了无边的黑暗......诸侯与诸侯的乱战,世家与世家的暗斗,宗门与宗门的争夺,民族与民族的厮杀在这一片大陆之上随处可见。动荡,混乱,灾难,杀戮,征服,这是一个创造出无数英雄的时代,也是一个由英雄们创造的时代。他,一个本不应该转动的命运齿轮,就像一颗小小的石子,投入了波澜壮阔的大海,但他却搅动风云,掀起了汹涌的波涛。只因为他为征服而生,他随着征服而来,追着征服而走,永远无法停下脚步,因为征服永无止境。
  • 神龙之傲游天下

    神龙之傲游天下

    天上天下,唯我独尊!一个空间转换,一次王者战斗,额外技能:剑圣先知,锁定,杀神一刀斩,螺旋风暴,无限之刃,剑荡八方,超毁灭打击,魔灵掌控职业:魔剑,妖刀,召唤师,法师,星官,医者,筑器师,骑士,弓箭手,幻刺阶级:一至十阶,帝阶,准圣阶,圣阶,至尊阶,次神阶,神阶,