我們已經把所有的巷道和井口,所有介紹性的說明和解釋都拋在後麵,深入到全書的礦床了。
——李約瑟SCC第3卷作者的話
SCC第3卷“數學、天文學、地學”於1959年出版。獻給他的兩位中國友人——竺可楨和李四光。
在“作者的話”中,李約瑟介紹了此卷的宗旨在於“闡明傳統的中國文化對於數學以及對於天學(天文學和氣象學)和地學(地理學和地質學)的貢獻。約瑟又對這卷書作了一個導讀性質的說明。”像以前一樣,我們在這裏考慮的,是那些往往因受繁忙的實驗室工作的限製而未能作深入研究的讀者的需要。他們的好奇心應該有一些路標來加以指引。至少有四個原因會使一個現代科學工作者接觸到中國科技史。第一、可能有人對各種發明的節點,即對那些為人類知識大廈留下永久性標誌的事跡感興趣。因此,這裏要談談計算中位值製的發展、二項式係數三角形的建立、是圖的繪製、赤道式裝置和望遠鏡鍾機傳動裝置的發明、第一具地震儀的建造和生物地球化學勘探。第二、可能有人為一種更富人種學意味的好奇心所驅使,渴望科學如何能在同西歐相差如此懸殊的一種文化中成長起來。所以,這裏就要談談各種奇異的代數記號與希臘和埃及的黃道座標天文學是大不相同的,以二十八宿為標誌的北極赤道坐標係和一種遠遠超過拉丁西方的東方地理學傳統。第三、可能有人想探索文化接觸和交流的情況,以便在舊大陸各種文化之間列出一張互查表。在這方麵,至少可以談談數學問題和方法的傳播、二十八宿的傳播、天文儀器的傳播和製圓技術的傳播。我們還列了幾張比較表,供考慮這些問題時參考。最後,還有不少人認識到,中國古代和中古代的天象記錄和地麵現象記錄,在當前的科學研究中仍然有巨大的價值。
李約瑟已大略介紹了本卷的宗旨及內容,這裏在就一些重點問題作一番介紹。
數學
“由於數學和各種科學假說的數學化已經成為近代科學的背梁骨,我們在評價中國人在各門科學技術中的貢獻時,首先從數學入手應該是適當的。”
首先,作者講到某些科學史家的觀點,即中國人從來沒有在數學方麵做出什麼有價值的成就,他們所掌握的數學知識是從希臘傳來的,對這種毫無根據的想當然的結論,李約瑟感到很可笑。因為讀完這卷書,讀者自有定論,他們的說法將會不攻自倒。
李約瑟用詳實的史料證明,中國早在公元前14世紀的商朝就使用十進製數,而且在他們的書寫語言中就已經對10的倍數有過不含位值成分的符號。而且作者推測西方十進製出現較晚的原因是因為用字母來記數,“在那些用字母來計數的地方(如印度、以色列、希臘和羅馬),總是強烈地傾向於把字母用完,而不僅僅用到9,可是,在用會意符號的地方,情況就不同了”。也就是中國的方塊字促進了中國十進製的形式。因為算盤的應用,早在春秋戰國時期中國人已精於包括分數在內的四則運算。而且,在算盤上用空位表示零,這種做法也是中國人的發明。中國人早在公元前2世紀,已有負數的概念,這個認識不僅比歐洲人早,也比印度人早。關於圓周率,3世紀劉徽算出3、14159,這已比希臘人先進,到公元5世紀初,祖衝之父子算出3、1415926到3、1415927之間,這個準確記錄曾保持千年之久。
至於解高次方程,“早期希臘和印度的數字對高次方程的解法似乎很少甚至沒有貢獻”。而解高次數字方程求根的近似法一直被稱為最有代表性的中國數學貢獻。中國數學家王孝通在公元前7世紀就第一個實際上解出了三次方程,比歐洲早600年。
中國人的另一個重大的貢獻源於《易經》。《易經》是二進位值製的前身。而二進製的“開與關”設計是現代電腦運轉的基礎。