數學的產生和發展(2 / 3)

巴比倫人還掌握了許多計算方法,並且編製各種數表幫助計算。從那些泥版上,人們發現巴比倫人已有了乘法表、倒數表、平方和立方表、平方根和立方根表。他們還運用了代數概念。

巴比倫泥版上還有這樣的問題:兄弟10人分123米那的銀子(米那及後麵的賽克爾都是古代的重量單位,其中1米那=60賽克爾),已知他們分得的銀子數成等差數列,而且第八個人的銀子為6賽克爾,求每人所得的銀子數量。從這樣一些例子中,科學家認識到了巴比倫已知道等差數列、等比數列的概念。

巴比倫人也具備了初步的幾何知識。他們會把不規則形狀的田地分割為長方形、三角形和梯形來計算麵積,也能計算簡單的體積。他們非常熟悉等分圓周的方法,求得圓周與直徑的比π≈3,還使用了勾股定理。

他們的成就對後來數學的發展產生了巨大的影響。

金字塔和紙草書

聞史世界的埃及金字塔,幾百年來不僅以它宏偉高大的氣勢,吸引了無數旅遊觀光者,而且由於它設計的別致,建造的精巧,吸引了世界各地的科學家。據對最大的胡夫金字塔的測算,發現它原高1465米(現因損壞還高137米),基底正方形每邊長233米(現為227米)。但是,各底邊長度的誤差僅僅是16厘米,隻是全長的114600;基底直角的誤差隻有12″,僅為直角的127000。此外,金字塔的四個麵正向著東南西北,底麵正方形兩邊與正北的偏差,也分別隻有2′30″和5′30″。

這麼高大的金字塔,建造精度如此之高,這使得科學家深信,古埃及人已掌握了豐富的知識。當科學家破譯了古埃及人流傳下來草片上的文字後,這一猜想得到了證實。

原來,在尼羅河三角洲盛產一種形狀如蘆葦的水生植物——紙莎草,古埃及人把這種草從縱麵剖成小條,拚排整齊,連接成片,壓榨曬幹,用來寫字,在紙莎草上寫的字,叫紙草書。如今將這種紙草書的一部分整理出來。

1822年,一位名叫高博良的法國人弄清了它們的含義,使人們知道,古埃及人已學會用數學來管理國家和宗教事務,確定付給勞役者的報酬,求穀倉的容積和田地的麵積,按土地麵積估計應該征收的地稅,計算修造房屋和防禦工程所需要的磚塊數;計算釀造一定量酒所需的穀物數量;等等。換成數學的語言就是,古埃及人已經掌握了加減乘除運算、分數的運算;他們解決了一元一次方程和一類相當於二元二次方程組的特殊問題。紙草書上還有關於等差數列和等比數列的問題。他們計算矩形、三角形和梯形的麵積,長方體、圓柱體、棱台的體積等結果,與現代計算值相近。更令人驚奇的是,他們用公式A=(89d)2(d為直徑)來計算圓麵積,這相當於取π值為31605,這是非常了不起的。

由於具有了這樣的數學知識,古埃及人建成金字塔就不足為怪了。

佛掌上的“明珠”

印度是個信奉佛教的國度,古印度人對古代數學的貢獻,猶如印度佛掌上明珠那樣耀眼、令人注目。

在公元前3世紀,印度出現了數的記號。在公元200年到1200年之間,古印度人就知道了數字符號和0符號的應用,這些符號在某些情況下與現在的數字很相似。此後,印度數學引進十進位製的數字和確立數字的位值製,大在簡化了數的運算,並使記數法更加明確。如古巴比倫的小記即可以表示1,也可以表示160,而在印度人那裏,符號1隻能表示1單位,若表示十、百等,須在1的後麵寫上相應個數的0,現代人就是這樣來記數的。

印度人很早就會用負數來表示欠債和反方向運動。他們還接受了無理數概念,在實際計算中把適用於有理數的運算步驟用到無理數中去。他們還解出了一次方程和二次方程。

印度數學在幾何方麵沒有取得大的進展,但對三角學貢獻很多。這是古印度人熱衷於研究天文學的副產品。如在他們計算中已經用了三種三角量:一種相當於現在的正弦,一種相當於餘弦,另一種是正矢,等於1cosa,現在已不采用。他們已經知道三角量之間的某些關係式。如sin2α+cos2α=1,cos(90°-α)=sinα等,還利用半角表達式計算某些特殊角的三角值。

數學之橋

阿拉伯人對古代數學的貢獻,早現在人們最熟悉的1、2、…9、0十個數字,稱為阿拉伯數字。但是,在數學發展過程中,阿拉伯人主要是吸收、保存了希臘和印度的數學,並將它傳給歐洲,架起了一座“數學之橋”。

在算術上,阿拉伯人采用和改進了印度的數字記號和進位記法,也采用了印度的無理數運算,但放棄了負數的運算。代數這門學科的名稱就是由阿拉伯人發明的。阿拉伯人還解出一些一次、二次方程,甚至三次方程,並且用幾何圖形來解釋它們的解法。如對於方程x2+10x=39,他們的幾何解法如下:作一個正方形,假定它的邊長為未知數x,然後在經四邊上,向外作x=與52的矩形。將整個圖形擴充成邊長為x+5的正方形,整個大正方形麵積,等於邊長為x的正方形麵積與邊為52的四個正方形麵積及邊長各為x、52的四個矩形麵積之和。所以大正方形麵積是x2+4x×52×x+4×52×52,即x2+10x+25。因為x2+10x=39,所以大正方形麵積等於39+25即是64。因此,大正方形邊長等於8,而x就是8-25〖〗2=3。阿拉伯人還用圓錐曲線相交來解三次方程,這是一大進步。