數學史話之艱難中發展的明清數學——明朝數學

到了明清兩代,由於理學盛行和八股取士,整個社會對於自然科學的漠視甚至是牴觸,中國古代數學的發展十分曲折且緩慢。從明朝建立的1368年開始,一直到鴉片戰爭爆發的1840年,前後將近500年的時間裡,有名的數學家屈指可數。在本文中,科普君在明代和清代中前期的數學家中各選取了4個人,分兩期,對他們稍微做一些介紹,也算是對明清數學的一個交代。

先來說明代的數學家。第一位是明代景泰年間的吳敬,他的主要貢獻就是將珠算作為一門單獨的技術記錄到他的著作《九章詳註比類算法大全》中。在我國古代長期是以籌算作為計算輔助工具的,籌算從春秋時候就已經開始了,珠算是籌算的一個演變結果,據說算盤的雛形在漢朝就出現了,但是似乎跟現在的算盤不太一樣。現在所用的算盤的雛形是在宋代開始的,到明代的時候徹底取代了籌算。但是關於算盤的文獻記載卻一直是一個空白,直到吳敬的出現。

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吳敬

吳敬是當時浙江布政使司的一個幕府人員,主要負責全省的田賦和稅收的會計工作,因此對於珠算十分的熟悉。明代對於民間私習天文歷算一向是嚴禁的,我們又知道很多時候數學是從天文歷算的研究中發展出來的,因此一般的老百姓甚至士人對於數學研究是敬而遠之的。《九章算術》等數學書在明代基本上都幾乎失傳了,吳敬曾"歷訪《九章》全書,久未得見",經過十餘年努力,吳敬終於在1450年撰寫了《九章算法比類大全》10卷,對於中國古算的普及和廣泛應用於生產、生活實踐做出了重要貢獻。

在吳敬之後,又有一位精通算盤的數學家--山西人--王文素。王文素是山西汾州(今山西汾陽市)人,出生在一個商人家庭,從小就由於家庭的薰陶而對數學特別有興趣。他用了30年時間"歷將諸籍所載題術,逐一測深探遠,細論研推,其所當者述之,誤者改之,繁者刪之,缺者補之,亂者理之,斷者續之。復增乘除圖草,定位式樣,開方演段,捷徑成術,編為拙歌,注以俗解"寫成了著名的《算學寶鑑》一書。《算學寶鑑》全書分12本42卷,近50萬字。在書中曾經提及到了"一元高次方程的數值解法"的相關內容,這說明在明朝中期,宋元時期的"天元術"、"四元術"並未完全失傳。另外像"導數"之類的知識點在西方是在微積分創立時期才出現的,而在《算學寶鑑》中王文素已經發現並且開始使用了。但是,很遺憾的是,《算學寶鑑》自問世之後,四百年間未見各收藏家及公私書目著錄,直到民國的時候,才在一個書肆中發現一本蘭格抄本而得以重現於世。這也表明了在明清時期,數學作為一門自然科學所受到的不公正的待遇。

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王文素

比王文素稍晚一點的,有程大位。他也是一個商人,不過不是晉商,是徽商。程大位一生沒有做過官,20多歲的時候開始,就開始經商。由於商業上需要計算的東西很多,所以他開始研究數學,遍訪名師,蒐集很多數學書籍。到40歲左右的時候,開始專心研究,參考各家學說,加上自己的見解,於60歲時完成其傑作《直指算法統宗》(簡稱《算法統宗》)。在程大位以前,沒有任何關於近代珠算算盤的完整敘述,因此程大位被稱為珠算之父。《算法統宗》是一部十分重要的著作,流傳極為廣泛和長久,對中國在民間普及珠算起了很大的作用,還外傳到朝鮮、日本及東南亞各地,後又傳到歐洲,在科技史上具有重大意義和價值。另外,程大位還發明瞭捲尺,不過他發明的捲尺與現在的捲尺並不完全一樣,他當時把它稱作"丈量步車"。"丈量步車"從原理、構造、用途和用法來看,就是現代捲尺的雛形。它由木製的外套、十字架,竹製的篾尺,鐵製的轉心、鑽腳和環等部件組成。篾尺收放均從外套的匾眼中進出,鑽腳便於準確插入田地測量點,環便於提攜。另外,程大位在《算法統宗》第三卷中對"丈量步車"給出完整的零件圖、總裝圖、設計說明和改型說明等全套書面資料。這在當時是一個創舉,因為我們知道,在中國古代科技史上,很多物品都是隻聞其名,而未見其形,更不用說是零件圖、總裝圖等內容了,因此非常難以複製,著名的有東漢張衡的地動儀。


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程大位

最後一位要介紹的是明末的大科學家徐光啟。徐光啟出生在現在的上海,是個天主教徒。徐光啟曾經官至禮部尚書兼文淵閣大學士、內閣次輔,然而他真正為後世所牢記的是他對於中國科技史的影響。徐光啟一生著述甚多,包括農學、天文學、軍事學、數學等多個方面。其中他在數學方面的最大貢獻應該算是《幾何原本》(前6卷)的翻譯,"幾何"兩個字在漢語裡面原來並不是數學名詞,而是表示"多少"的意思。徐光啟是第一個將"幾何"作為數學專用名詞來使用的,並用它來稱呼這門數學分科。他和利瑪竇合作翻譯的《幾何原本》到了20世紀初,中國廢科舉、興學校之後,成為了中學的必修科目。《幾何原本》的翻譯,極大地影響了中國原有的數學學習和研究的習慣,改變了中國數學發展的方向,因而,這個過程是中國數學史上的一件大事。


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徐光啟

徐光啟曾經在自己故鄉的城西修建了農莊別墅,死後又安葬在了那裡。當地是法華涇、肇嘉浜和蒲匯塘三水相匯之地,周邊都是徐家的土地,所以被稱作"徐家彙",這就是現在上海徐家彙的來歷。徐光啟的墓地就是現在的上海徐家彙光啟公園,有去上海旅遊的朋友,如果你愛好數學,可以去光啟公園憑弔一下。


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