數學是燦爛的人類文明的重要組成部分,有著非常悠久的曆史。數學也和其他人類文明一樣,有著古老的淵源,伴隨著人類社會的發展而不斷完善。早在我國先秦以前,就出現了許多值得驕傲的數學成就。
國古代的數學起源和發達也很早的。我國早在上古時期就有“結繩記事”的傳說。有人說,我國漢字中一、二、三、四、五、六、七、八、九、十等數字,就是從劃道和木棒記事中演變而來的。結繩、結珠、劃道、木棒記事等應該是我國早期數字的萌芽。據現在考古從甲骨文中辨認出的文字看,商代的計數,是用的十進製,從那些隻鱗片爪中,我們依稀能看見那時數學的情況。
到了春秋戰國時期,中國社會正是從奴隸製轉變到封建製的時期,生產的迅速發展,帶來了大量比較複雜的數學計算問題。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。
算籌經過脫胎,演變成了日後的算盤,算盤向來有“計算機始祖”之稱。計算機出現以前很長一段時間裏,這種貌似簡單的計算工具在數學運算領域發揮著不可替代的作用。難怪英國著名化學家李約瑟博士將其稱為“中國的第五大發明”,其深遠的影響由此可見一斑。
春秋戰國時代,我國還有了分數的概念,當時的多部著作中都記載了許多分數及其應用的例子。例如《墨子》講到食鹽的分配時就有“二升少半”和“一升大半”的記載;《左傳》一書中也曾指出關於國王封地費,諸侯作了這樣的規定:“大都不過三國之一,中五之一,小九之一”。
除了數字與運算,在中國,應用測量技術也有數千年的曆史了。在流傳千古的神話傳說中,我們可以一探究竟。大禹治水,對我們來說是一個耳熟能詳的故事。如果大禹沒有一定的數學知識,是很難完成這項規模巨大的工程的。所以,史書在記載大禹治水的動人故事時,都沒有忘記記上一句:大禹“左準繩,右規矩”。
規、矩究竟是什麼樣的呢?在我國山東嘉祥縣一座古代建築的石室造像中,依稀可見規、矩的模樣。在一幅圖中有兩位古代神話中的人物,一位是伏羲,一位是女媧。伏羲手中的物體就是規,呈兩腳狀,與現在的圓規相似;女媧手中的物體叫做矩,呈直角拐尺狀。其實,規就是畫圓用的圓規,矩就是折成直角的曲尺。矩由長短兩把尺合成,短尺叫勾,長尺叫股,可以用來畫直線或者作三角。
公元前11世紀,有位叫商高的古代數學家,曾經詳細介紹了用矩的方法:“把矩平放在地上,可以定出繩子的鉛直;把矩豎立起來,可以測量物體的高度;把矩倒立起來,可以測量物體的深度;把矩平臥在地上,可以測量兩地之間的距離。矩旋轉一周,就形成了一個圓形;兩個矩合攏起來,就形成了一個方形。”他又說:“知天文識地理的人是很有學問的,而這種學問就來自勾股測量,勾股測量又依賴於矩的應用。矩與數結合起來,就可以設計和製作天下的萬物。”這就是著名的“勾股定理”。
到了周朝,人們發明了一種專門測量日影的尺子,叫做“土圭”。“土”是量度,“圭”是一條尖頭的玉器,“土圭”就是量度日影的一把玉尺。相傳周公曾在洛邑東南的陽城豎立起圭測量冬至和夏至的日影,來定出一年的天數和季節,從此,觀測冬至和夏至便成為一件國家大事。
中國古代為我們留下了極豐富的數學遺產,在許多數學的分支領域裏,中國一直處於領先地位,作為炎黃子孫,我們永遠為之驕傲。
科海拾貝
《周髀算經》是現在所知的最早的數學著作之一,成書於公元前1世紀。從所包含的數學內容來看,書中主要講述了學習數學的方法、用勾股定理來計算高深遠近和比較複雜的分數計算以及怎樣引用到天文計算等。可貴的是,該書寫於占星術與卜筮占支配地位的時期,而它在討論天地現象時卻絲毫不帶迷信成分!