文明的烛火 周向宇 中国古代数学“言约旨远”

2023-10-21 09:56:41 字數 1513 閱讀 4856

编者按

为全面贯彻落实***总书记关于文化建设的系列重要论述,推动中华传统文化创造性转化、创新性发展,引导科技工作者树立科学文化自信、坚定创新自信,中国科协举办了“文明的烛火——中国古代科学文化探源系列论坛”活动。

我们将陆续整理发布演讲专家的发言,展示中国古代科学文化魅力。演讲专家:周向宇 中国科学院院士,中国科学院数学与系统科学研究院研究员、博士生导师

中国古代数学就已经有了无穷和极限思想,这一思想正是现代数学的基本思想。

周向宇。中国古代没有“科学”一词,但《易经》有曰:探赜索隐、钩深致远。事实上,这个八字就可以将科学的真谛囊括其中。中国古代数学讲究严谨、精确,有筹算、运算等验算方法,还有规矩、准绳等几何测量作图工具。

如何用少量符号将所有数表达出来?如何实现方便灵活的计算?这是人类在早期文明就遇到的问题,中国在这方面成就非凡。古人利用筹来记数,至西周、东周时期,筹算就已非常普遍了,中国古代记数方法与现在位置值制思想完全一样,古代数学对习以为常的十进位值制思想做出了重大贡献。而且,中国古代就引进了负数,使小数可以减大数,回答运算问题更加方便简洁,在《九章算术》中也清楚地讲明了运算规律。算π、求根、多项式方程数值解,这些都是中国古代在代数学方面的贡献。对比于常量数学,中国古代数学就有变化和运动的思想,非常符合中国古代《易经》的“变”“动”的思想,而且在中国古代数学中,就已经有了无穷和极限思想,这一思想正是现代数学的基本思想。

中国古代数学是抽象与具象的融合,东吴数学家赵爽曾有四字名言——言约旨远,这就是对中国古代数学最好的表达。在《周髀算经》中,周公问商高:“夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度,请问数安从出?”(意思是天没有阶梯可以攀登,地没有尺子可以度量,请问有什么办法可以知道天之高地之广?)商高说:“数之法出于圆方,圆出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。”(意思是数学原理可以通过方和圆的关系来进行**)可见,周公天地之问,商高圆方来答。中国古代还有很多用圆方观天测地的实例。

比如,《史记·夏本纪》中有记载,禹“左准绳,右规矩,载四时,以开九州,通九道,陂九泽,度九山”,意思是禹随身带着测平直的准平与绳墨,以及画图测量用的圆规与直尺,装载测定时令的仪器,用来开辟九州的土地,打通九州的道路,修筑九州的堤坝,测量九州的山岳。古人还会用圆观测天象判定节气,并通过圭表观察日影推算时间历法。中国古代造车之父奚仲用规矩造车,至西周时期,造车技术又有了长足的进步,用规矩、准绳到了非常娴熟的地步;鲁班会通过准绳设计建造建筑。可见,中国古人不仅会利用数学观天测地,还能将数学应用于创造。通过这些案例也可以窥探出商高之前中国古代就已经在广泛使用圆、方、勾股弦等相关数学规律。

在古代,许多人文思想都是通过数学来阐释的,例如《孟子·离娄上》曰:不以规矩,不能成方圆;不以仁政,不能平治天下。《荀子》曰:礼之于正国家也,如权衡之于轻重也,如绳墨之于曲直也。墨子以“规矩之法”践行上古圣王之道;而今天也还在使用“运筹帷幄”“一筹莫展”这样的成语,都是与数学有关的。可见,国学不仅有人文国学,还有数学国学、科学国学,这些思想也折射出了中国古代数学的非凡成就。*此文根据周向宇院士在6月7日举行的文明的烛火——中国古代科学文化探源系列论坛活动上的公开讲座整理,文稿已经专家审核。

*:“科协之声”微信***

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