《九章算術》對中國古代數學發生的影響,好比古希臘歐幾裏得《幾何原本》對西方數學所產生的影響一樣。一千多年的時間裏,它一直被直接用作為教科書使用。日本、朝鮮也都曾用它作教科書。各代學者都十分重視對這部算書的研究,在歐洲和阿拉伯的早期數學著作中,過剩與不足問題的算法就被稱為“中國算法”。
宋本《孫子算經》(現藏於上海圖書館)
在中國古代,著名的數學著作當然不隻上述兩種,漢代到唐代,雖然許多算書都失傳了,但現在仍知道曾有包括上述兩種書籍在內的十種書籍作為皇家學院的教科書,像《孫子算經》《夏侯陽算經》《綴術》等等。其中一些名詞一直沿用到今天。如:分子、分母、開平方、開立方、正、負、方程等。也許人們還不知道,這些今天看似極普通的數學名稱,其實已經有2000年的曆史了。
古巴比倫數學
19世紀大數學家、物理學家和天文學家高斯曾說過:“數學是科學之王”。說數學是科學之王,當然不是說數學統帥其他科學,而是說數學最集中、最深刻、最典型地反映著人類理性和邏輯思維所能達到的高度。的確,數學當然是從人類生產和其他需要中產生的,比如幾何學中“角”的概念是最初人們觀察到大小腿(股)或上臂之間形成的角而產生的,所以在英文中,直角三角形的兩邊還叫兩臂。但是隨著數學產生和發展,這個學科本身就形成了自身的發展規律,有了自身的獨立性。有些不是生活中直觀的東西,有些不是生產和其他需要的問題,也在數學中被提出來並進行艱深的探討了。比如哥德巴赫猜想,問題內容是“將任意(3以上)的和數表示成為兩個質數之和是可能的。”
有人可能會問:“這同實際生活根本連邊都掛不上,它有什麼意義呢?”它的意義就在於提出它和解決它可以證明我們人類的頭腦究竟有多聰明,究竟有什麼樣的思維能力。何況,數學在人類曆史發展過程中往往走在科學的最前列,有些數學上問題已經解決了,但其他科學還不知道它是怎麼回事,要等上幾十年甚至幾百年才知道它的實際意義和用處。就像非歐幾何,高斯很早就奠定了它得基礎,但直到100多年以後,愛因斯坦的相對論提出後,人們才逐漸理解到它的實際意義。今天,在航天和其他高精領域,非歐幾何也還是最有力的工具之一。
所以,如果說人類思維的頭腦是宇宙中最美麗的花朵的話,那麼數學就是這朵花的花蕊。
下麵讓我們來看一看這最美麗花朵的最精彩的部分是從哪裏開始出現的吧。
到了原始社會晚期,人類已經開始有了數的概念。那時候,有些原始人已經知道並能運算大的整數,還有的能把數作為抽象概念來認識,但多數部落的人們還隻能分辨一、二和許多,並沒有更多的數學知識。隨著生產和社會的發展,人們逐漸學會了采用特殊的字來代表個別的數,引入數的記號,甚至采用十、二十或五作為基底來表示較大的數量。這時也有了分數的概念。至於四則運算,則隻限於小的數,在原始文明中,數學隻限於在田地麵積的粗略計算,簡單交易,陶器上的幾何圖案,記時等方麵運用。
公元前3000年左右,古巴比倫開始有了較成體係的數學了。現在考古發現的古巴比倫泥版文書對研究數學史提供了有力的證據。這些泥版書是在膠泥軟時刻上字然後曬幹而成的,而那些尚未毀壞的就保存了下來。這些泥版書大抵製作於兩段時期:有些製作於公元前2000年左右;而大部分是公元前600年到公元300年製作的。較早的泥版是用斷麵呈三角形的筆斜刻的,刻痕呈楔形,因此這種文字叫楔形文字。在楔形文字中,已經出現了從1到60的整數的楔形文字寫法和記號。其中1和60的記號樣子差不多,因為巴比倫人采用60為基底的進位記號。但這些記號組合在一起時還是可能引起誤解,因為沒有數的空位“零”是沒有記號的。所以要弄清整個數字的確切數值,我們還得參考其他內容才行。
古巴比倫人也會表示分數,但一組記號所表示的分數也可以作多種理解,這是一種混淆不清的表示法。在古巴比倫,10進位也是有的,還有的使用12進位,這同我們現在的小時用12進位,分、秒用60進位,英時用12進位,而普通計數用10進位是一樣的。其中60進位製的分數用60乘冪的形式表示,這種寫法一直沿用到16世紀歐洲文藝複興時,才為10進製的小數所代替。
古巴比倫人也有表示平方、平方根、立方和立方根的數表。當方根是整數時,給出的是準確值。對於非整數的方根,相應的60進製數值隻是近似的。不過,現在我們還沒有根據證明巴比倫人已經有了無理數的概念。
在古巴比倫時代,求給定寬和高的一扇門對角線問題時出現了平方根。他們還給出了求平方根問題的其他近似解答。