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两宋时期:中国古代数学巅峰

发布时间:2022-02-13

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来源:省社科联

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两宋文明在中国历史上有它的独特韵味。史学大师陈寅恪先生曾指出:“华夏民族之文化,历数千载之演进,造极于赵宋之世。”品味中国传统文化的精彩,无论是物质世界的光彩夺目,还是精神世界的审美源头,宋文化总让人感到意味深长。让我们跟着《夜听宋韵》,回眸两宋文明,品味文化精髓。

中国古代数学在宋元时期达到繁荣的顶点,宋代的数学师承以往经验算法的传统,在许多方面都取得了辉煌的成就,涌现出了贾宪、杨辉、秦九韶等著名数学家。

北宋数学家贾宪首创三角形系数表,即“开方作法本源图”,并且写有两部数学著作,可惜都已失传。所幸的是,南宋数学家杨辉在其所著的《详解九章算法》中作了引述,这就是被称为“贾宪三角”或“杨辉三角”的三角形数表,这个大三角形不仅可以用来开方和解方程,而且与高阶等差级数等数学知识都有密切关系。在西方,直到17世纪,法国数学家帕斯卡才发现了这个数字金字塔的性质。所以,杨辉三角又称“帕斯卡三角”。

此外,杨辉在数学教育以及总结民间乘除捷算法、垛积术和纵横图等方面均做出了重大贡献。杨辉是南宋钱塘人,钱塘自古繁华,南宋时更是商业发达,街市繁荣,不论是做生意还是买东西,人们在日常生活中与数学打交道的机会都大大增加,民间乘除捷算法应运而生。捷,就是快。捷算,相当于我们说的巧算。当时一斤等于十六两,杨辉将改进后的捷算法编入歌诀,以斤化两:一求,隔位六二五;二求,退位一二五;三求,一八七五记……随着筹算歌诀的盛行,人们的运算速度大大提升,算盘应运而生。到了元末,算盘的使用已经广为流行,出现了“二一添作五,逢二进一十”等算法口诀。

南宋年间,还出了一位天才数学家名叫秦九韶。秦九韶,字道古,生于四川,于宋绍定四年(1231年)考中进士,之后在湖北、安徽、江苏、浙江等地做官。他在政务之余,对数学进行潜心钻研,在民间留下了诸多佳话,譬如杭州西溪有一座“道古桥”,就是由他设计修建的。对于秦九韶而言,这不过是牛刀小试而已,真正令他扬名天下的是一部名为《数书九章》的奇书。

理宗淳祐四至七年(1244-1247年),秦九韶放下繁忙的政务回到湖州为母亲守孝三年。期间,他把长期积累的数学知识加以总结和阐释,完成了20多万字的数学巨著《数书九章》,该书一经问世便引起了轰动。书中内容极其丰富,上至天文、星象、历律、测候,下至河道、水利、建筑、运输、钱谷、赋役以及各种几何图形和体积的计算。即便是百年后的今天,这部数学巨著当中囊括的知识,也足以睥睨初高中甚至大学里的数学课程。

在《数书九章》中,秦九韶还创立了相当完备的“正负开方术”和“大衍求一术”,代表了中世纪数学发展的最高水平。其中,“正负开方术”比英国数学家霍纳的解法早了500多年;“大衍求一术”比西方高斯创用的同类方法早500多年,被公认为“中国剩余定理”。现代数学史家梁宗巨曾经这样评价《数书九章》:“那时欧洲漫长的黑夜犹未结束,中国人的创造却像旭日一般在东方发出万丈光芒。”