不要等待運氣降臨,應該去努力掌握知識。——弗蘭明
四大淵源古國
中國古代數學
話說在公元前543年的晉國,由於國君需要要建一座城池,一群被征來築城的農夫在吃力地幹活。眼看天快晌午了,這夥人都餓得前心貼後背,幹不動了。每天這時候午飯早該送來了,可今天連個影都沒有。大家正等得不耐煩,遠遠望見一個人騎馬跑來,高喊著:“國君夫人見大家幹活賣力,特地犒賞一頓好飯!”果然,不一會就有好幾個宮中的小官吏抬著帶肉的菜飯晃晃悠悠地走過來。
幹活的人們趕緊圍了上去吃起來。這時從人群外擠進一個老頭,看上去年紀不小了,端了隻空碗走到飯桶旁,彎腰盛起一碗飯,狼吞虎咽地吃起來。一個官吏連忙過來,喝斥道:“老家夥,你是什麼人,敢來這兒搶飯吃?”老人吞下一口飯,答道:“我兒子為國君修城牆,前幾天被砸死了。剩下我這孤老頭子,無依無靠,隻好上這來找口飯吃啊。”官吏聽了,就問:“你多大年紀啦?”老人說:“我是個下等賤民,不知道記下年齡。但隻記得我出生時是正月初一甲子日,到現在已經過了445個甲子日了。最末一個甲子日到今天剛剛是20天。”
官吏一聽就懵了。他想了半天也算不出老頭到底有多大年齡。於是,官吏就跑回宮中去找學者師曠訊問。師曠算了一會,告訴他:“這老頭已經活了26660天了,今年73歲。要好好照顧他呢!”原來,我國一直有尊老的習俗,這是我國優良傳統。在那時,凡是達到一定年齡的老人是要受到一定優待的。後來,國君還要讓老人當官,不過老人以年齡大推辭掉了。
這隻是一個普通的老頭,國君為什麼要讓他做官呢?原來,他懂數學,會計算。別看這些問題現在小學高年級的學生輕易地就可以解出來,但在2500多年前,能夠計算這我國古代人用算籌在地上計算樣複雜問題的人可不多。所謂甲子日,是中國古代一種計日方法。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸,這10個叫“天幹”;子、醜、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥,這12個叫“地支”。將天幹和地支依次組合:甲子、乙醜、丙寅……每一個組合代表一天(或一年,現在農曆還在這樣記年),這樣就有60個組合,然後再重複回來。所以老人說他是甲子日生,共計過了445個甲子日又20天,那就應當用60×(445-1)+20,整好是26660天,合73歲。
2500 年前能清晰地算出這種問題確實是不簡單的。它涉及到了 60 進位,10 進位,365進位等等一係列進位製,而且有乘法、除法四則運算。看來中國古代數學發展也是很早的。據我們現在考古從甲骨文中樣複代的計數,是用的甲骨110文中的13個數字進製,用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、萬等的組合來記十萬以內的自然數。
人類最初使用的一種手指計數法商代離現在的年代更久遠,至少有三千年以上,雖然留下來的文獻無幾,但我們還是從那些隻言片語中得知那時數學的情況。
春秋戰國時期,正是中國社會從奴隸製轉變到封建製的時期,生產的迅速發展向人們提出了大量比較複雜的數學計算問題。於是,這時出現了一種十分重要的計算方法——籌算。籌算是用算籌來進行的。算籌是圓形竹棍,直徑約有0.2厘米,長約為14厘米,以271根為一“握”。後來,長度有所減小,圓的也變成方的或扁的。這種變化是為了減少計算時,鋪在地上的算籌麵積,以適應更複雜的計算;圓的改成扁的就避免了算籌滾動造成的計算錯誤。除了用竹子做籌外,還有木籌,鐵籌、玉籌和牙籌,另附有裝算籌的算袋和算子筒。1971年,在陝西省千陽縣發現漢代骨製算籌三十多根,1975年又在湖北江陵發現漢初竹製算籌。這都為考察中國古算法提供了實物資料。
中國古代象牙算籌籌算是嚴格遵守10進位記數法的。同一個數放在百位就代表幾百,放在千位就代表幾千。這種記法,除了所用數字和現在通用的印度—阿拉伯數字形式有所不同以外,其實質是完全一樣的。在計算中,—麵把算籌擺成數字,一麵進行計算,運算程序和現在珠算運算很相似。記敘籌算法則的書有公元4世紀的《孫子算經》、公元5世紀的《夏侯陽算經》等等。後來計算中又出現了負數,算籌又被分成紅黑兩種,紅籌表示正數,黑籌表示負數。算籌除了算術運算外,還能表示代數式,進行各種代數運算。我國古代在數字計算和代數方麵取得了令人矚目的成就,是同籌算運用分不開的。祖衝之在公元6世紀就把圓周率計算準確到小數第六位,這需要計算12888邊形的邊長,把一個九位數進行二十二次開平方,這其中10進製的籌算方法應該是功不可沒的。