数学史话之印度数学的滥觞早期印度数学

印度的历史,科普君在这里就不介绍了,如果有兴趣的话,可以去网上搜索二混子-stone的漫画,其中有一章讲的就是极简印度史,十分有意思。今天可普君要介绍的是印度的数学历史。古代印度作为四大文明古国之一,必然有其有突出贡献的地方,印度的数学也算是其中之一。其实一直到现在,印度的数学还是相当不错的,只不过印度这个国家,实在是……。好了,现在就开始进入印度数学的表演时间了(请自带印度电影的BGM)。

数学史话之印度数学的滥觞早期印度数学

古代印度

古代印度数学大致可以分为三个阶段:河谷文化阶段,吠陀时期和悉檀多时期。今天我们主要介绍前两个时期。在河谷文化阶段,在雅利安人入侵之前,印度河流域就已经有了达罗毗荼人居住了(达罗毗荼人后来由于被入侵的雅利安人征服了,所以现在大部分属于低种姓阶层),他们当时已经有精心规划建设的城市。有规划,就不可能不用到相当水平的几何知识和计算技巧,在当地出土的一些陶器上面,就绘有一定规则的线纹、圆、方形、三角形等等,但是由于在这些陶器上还有一些象形文字并没有被破译,所以并不清楚这些文字和图形是什么意思,不能不说是一种遗憾。

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达罗毗荼人

在雅利安人入侵之后,印度文明进入吠陀时期,在公元前7世纪形成了婆罗门教。"吠陀"的梵文意思是"知识、光明",内容主要是一些对神的赞歌、巫术的咒语等等,一开始是以口口相传的方式进行流传的,后来才用梵文刻写在棕榈叶或者树皮之上,从而成为了文献。《吠陀》有上千种流派,仅《夜柔吠陀》就有101种,《夜柔吠陀》的一部分记录了祭祀的一些规则,其中就有关于数学知识的《测绳的法规》部分。由于《耶柔吠陀》是用诗句写成的,里面并没有任何关于数学符号的内容,也没有任何数学著作该有的形式,所以后世的人在研究印度数学的时候,只能把其中的数学思想抽出来,用现代的数学符号和形式去表示。

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夜柔吠陀

在《测绳的法规》中给出了大量作图的方法,还有一些不需要加以证明,直接使用的几何结论,比如:矩形被对角线分为相等的两部分;等腰三角形的高分三角形为相等的两部分;菱形的对角线互相垂直平分等等。在这些命题中,有一些与欧几里得的《几何原本》中的一些命题差不多,但很明显可以看出它们两个是属于独立发展出来的数学思想,两者之间并没有任何的联系。比如在《测绳的法规》中是这么来描述勾股定理的:矩形对角线所给出的面积,等于长和宽所分别给出的面积之和。这和古希腊以及中国的勾股定理的描述方法都不一样。

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勾股定理

另外,在该书中,还给出了不定方程x^2+y^2=z^2的若干组正整数解,即勾股数。这个是非常具有实用价值的,在工程建设上面特别有用。在书中还给出了一系列作图的方法,比如作已知直线的垂线问题,作一个正方形是两个已知正方形面积之和的问题。还有就是化圆为方问题,在该书中也有阐述。

在《测绳的法规》中还有一项非凡的成就就是得出了根号2的相当精确的近似值。这说明在当时,印度人已经掌握了开平方的方法,了解了平方根的近似公式。在《法规》中还有很多几何问题用代数方法来解决的现象,包括不等式、二次方程、多元不定方程等等。

在婆罗门教之外还有耆那教,他们也注重数学。耆那教的创始人马哈维拉本人就是一个精通数学的学者,耆那教的经典中就包含了数学原理和算术等内容。不过耆那教的原始文献流传下来的很少,后世的学者一般是通过后来的注释去了解其中的内容的。在耆那教的文献中,他们采用了π=根号10的概念,另外还有计算弦长、弓形弧长的公式。

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耆那四祖像

耆那教中对于数字分成了可数的、不可数的和无穷的三种,不过跟后来的集合论还是有差距的。

无论是婆罗门教、耆那教还是后来的佛教,他们所包含的数学都缺乏一种连续的师承关系,并不像古希腊的数学是有明确的继承关系的,所以在古印度的数学中就会出现隔一段时间出现一个重大发现,然后迅速沉寂下去,再过一段时间又出现一个,但是彼此之间毫无联系。这也是非希腊数学的一个通病。古代阿拉伯、古代印度,甚至古代中国的数学都有这个问题。


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