tft每日頭條

 > 生活

 > 古代數學家智慧的例子

古代數學家智慧的例子

生活 更新时间:2024-06-26 09:08:49

我們都知道,數學是一切科學的基礎,人類每一次重大的進步,都有數學在背後支撐,而人類數學的巨大進步,又少不了大數學家的推動。

作為中國第二個王朝,商朝最後一個都城極其龐大,總面積高達36平方公裡,可以說是3000年前世界上最大、最先進的城市。規劃建設如此龐大的城池,必然涉及到較為高深的數學,那麼商朝有何數學成就,又有什麼大數學家呢?鮮為人知的是,文獻隻記載了一位商朝大數學家,而且此人留下的成果家喻戶曉。

古代數學家智慧的例子(文獻隻記載了一個)1

根據文獻記載,伏羲女娲兩人一手持“規”、一手持“矩”,伏羲創造了“規”用來畫圓,“矩”用來畫方形。後來大禹治水之時,便左準繩、右規矩的來規劃方向和形狀。因此我們可以說,“規”、“矩”、“準”、“繩”是我們祖先傳說中的最早使用的數學工具。以文獻記載來看,中國很早就掌握了一定的幾何、算術知識,但文獻記載未必可信,上古中國人的數學水平還需要考古印證。

上個世紀,在河南舞陽地區,考古發現距今9000年的賈湖遺址,出土了不少刻符,有學者認為其中一些刻符是最古老的記數符号。後來,西安半坡遺址中發現的一些刻符,也被認為是數字記号。當然,這些刻符是不是數字,以及如果是數字符号的話,是不是意味着當時已經發展出了數學,還存在很大的争議。

不過,在甘肅天水距今8000年—4800年的大地灣遺址中,考古發現四件非比尋常的陶器,體積分别為264.3立方厘米、2650.7立方厘米、5288.4立方厘米、26082.1立方厘米,除了一件大約是2倍倍增之外,其他三件大約都是十倍倍增。從陶器體積倍增的規律來看,4800年前中國古人已經掌握不俗的算術與幾何知識。除了陶器之外,考古還出土了很多商朝之前的龐大的城池遺址,這就進一步佐證了商朝之前中國數學水平。

古代數學家智慧的例子(文獻隻記載了一個)2

經過幾千年的積累與發展,商朝數學有了巨大的進步,甲骨文已經有所體現。

商朝已有四則運算,還發明了完整的十進制,甲骨文中有“一,二,三,四,五,六,七,八,九,十百,千,萬”這十三個數碼,可以輕松表達很大的數字。可能有人認為,發明這十三個數碼不算什麼,但實際上這是人類數學的一大步,因為隻要通過這區區十幾個數碼,就能表達龐大的數字。古希臘記數系統不是十進制,全部采用字母表達,最多隻能表達999,表達更大的數字時字母就不夠用了,隻能在字母上加符号“‘”等的方法來補充。其他的古埃及、古印度、古羅馬、美洲瑪雅等等,記數系統都不是十進制,表達數字與計算時都非常繁瑣。因此,商朝記數系統的十進制,是一個偉大的發明,是人類數學的基礎,所以馬克思稱十進制是“最美妙的發明之一”,而歐洲在中世紀之後才掌握完整的十進制。

商朝之後,周朝将“數”作為君子六藝之一,春秋時期人們已經普遍地掌握了十進制的計數方法,九九乘法口訣、整數四則運算和分數,且可以輕易使用“算籌”這種計算器進行運算。按照知識傳播規律,必然先是少數人掌握,然後才會逐步擴散,因此春秋時這些數學知識的普及,說明早在商代時它們極有可能就已經出現了。

著名數學家吳文俊在《中國數學史大系》中指出:“甲骨文中所包含的數學知識相當多,有的骨片上部分甚至絕大部分為數字,是極其珍貴的文字數學史資料。”

可以說,商朝數學要領先于同時代的其他文明,已經達到了一個極高的水平。在這種數學環境之下,商朝時湧現了一批數學家,但隻有一位叫商高的人流傳了下來。

古代數學家智慧的例子(文獻隻記載了一個)3

商高又名殷高,從名字上看就知道他與商朝有關,甚至可能是商朝王族出身,西周之初時周公旦稱他“善數”,由于周公旦攝政隻有七年,因此商高必然是商末周初人。根據《周髀算經》記載,商高主要有二方面的成就,即勾股定理與測量術。

一次,周公旦詢問商高:“古時作天文測量和訂立曆法,天沒有台階可以攀登上去,地又不能用尺寸去測量,請問數從何而來?”商高回答說:“數之法出于圓方。圓出于方,方出于矩,矩出于九九八十一。”這句話的意思是,“數”是根據圓與方的道理而來,圓是從方形中而來,方形出于“矩”,而“矩”可以通過乘除計算而來。另外,古人無法直接計算圓的面積,就“化圓為方”,在圓内接正多邊形,然後計算正多邊形的面積,即“圓出于方”,當然這種計算肯定存在不小的誤差。在古代時期,東西方都不約而同地采用了“化圓為方”的辦法計算圓周率,一直延續到了近代。

古代數學家智慧的例子(文獻隻記載了一個)4

接下來,商高指出如何計算“矩”,即“故折矩,勾廣三,股修四,經隅五”,将四邊形變成兩個直角三角形,而直角三角形的計算規則,即是我們熟知的“勾三股四弦五”。《周髀算經》已有“勾股各自乘,并而開方除之,即弦”的記載,說明當時商朝時已出現勾股定理,因此勾股定理未必是商高的個人成就。商高計算直接三角形的辦法,中國人稱之為“勾股定理”,也被稱之為“勾股測量術”。

除了勾股定理之外,商高還有一項成就:當時,周公旦向他請教如何使用“矩”,商高說“平矩以正繩,偃矩以望高,覆矩以測深,卧矩以知遠,環矩以為圓,合矩以為方。”即使用“矩”可以測量高度、深度、裡程、圓形、方形等,說明商高已經掌握了相關測量術。

六百年後,據說古希臘畢達哥拉斯學派也有這一的結論,後來歐幾裡得将之記錄在《幾何原本》中。盡管商高遠早于畢達哥拉斯,但後來西方卻稱之為“畢達哥拉斯定理”,隻有中國自稱“勾股定理”。

古代數學家智慧的例子(文獻隻記載了一個)5

從甲骨文的記載與商高的成就,也可以看到商代包括幾何與算術在内的數學水平,遠遠超出我們的想象。如今談及人類數學,很多人言必談古希臘大師,但實際上中國先秦數學成驚人,并不弱于古希臘,數學大師也不少,隻是如今很少人去挖掘他們罷了。

,

更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!

查看全部

相关生活资讯推荐

热门生活资讯推荐

网友关注

Copyright 2023-2024 - www.tftnews.com All Rights Reserved