數學史話之瓦格布拉迪婆羅摩笈多

在阿耶波多之後,有個來自烏賈因的人,又將負數乘法的概念引入到了數學之中,他就是本文的主角婆羅摩笈多。

數學史話之瓦格布拉迪婆羅摩笈多

婆羅摩笈多

婆羅摩笈多大約於598年出生在印多爾之北的烏賈因,他的原籍可能是現在巴基斯坦的信德。他的名字婆羅摩笈多的梵文是:Brahmagupta,其中Brahma是婆羅門教、印度教信奉的創造之神,漢語的意思是"梵天",與溼婆、毗溼奴合稱三大神。不過他名字的後半部分"gupta"顯示他可能來自"吠舍"階層,也就是平民階層。這裡稍微介紹一下印度的種姓制度,我們都知道印度自獨立以來就已經官方廢除了種姓制度,但是這種幾千年來形成的習慣還存在於觀念之中。種姓制度將人分成四個階層:婆羅門、剎帝利、吠舍、首陀羅。婆羅門是第一等級,主要是僧侶貴族,擁有解釋宗教經典和祭神的特權以及享受奉獻的權利;剎帝利是第二等級,主要是軍事貴族和行政貴族,享受世俗的特權,保衛婆羅門;吠舍是第三等級,主要是由普通雅利安人組成,在政治上是沒有特權的,需要以佈施和納稅來供養婆羅門和剎帝利階層的人,所以他們主要從事的行業是商業;首陀羅是第四等級,是被征服的絕大多數的土著人,非雅利安人,他們主要從事一些僕役類的低賤職業。在此之外,還有一個第五種姓或者說被排除在種姓之外的人,他們被稱為"不可接觸者",又叫"達利特",他們的社會地位最低,也最受歧視。舉個例子就可以說明這種歧視有多嚴重:如果一個"不可接觸者"走在路上,看到對面有個高種姓的人走過來,他是需要躲起來不能讓對方看到的,因為他們不能讓自己的影子落到路人的身上;更有甚者,有的人會帶著掃帚,邊走邊掃掉自己的腳印。


數學史話之瓦格布拉迪婆羅摩笈多

種姓制度的解釋

婆羅摩笈多就是屬於"吠舍"階層的,他一生都在烏賈因工作,主要從事天文學和數學,當時的烏賈因是印度數學和天文學的三大中心之一。婆羅摩笈多在30歲左右的時候完成了《婆羅摩修正體系》一書,這本書正是對印度古老的天文著作《婆羅摩悉檀多》的引用和修正。

在《婆羅摩修正體系》中有兩章專門討論了數學,其中第12章為《算術講義》,第18章為《不定方程講義》。在《算術講義》中,婆羅摩笈多提到了負數、零和未知數符號的概念。他明確指出:正數乘負數得負數,負數乘負數得正數。婆羅摩笈多之前,包括希臘的丟番圖和中國的《九章算術》中都提到過負數的計算,但是都只限於加減法,而婆羅摩笈多則給出了負數與正數的乘除法則,這在數學思想上是一個大的突破。他還使用符號來表示未知數,這也是比丟番圖要先進的地方。不過他給出了0的算法,比如他認為0/0=0,a/0是一個分數,這個思想是不正確的。

婆羅摩笈多在《不定方程講義》中最大的貢獻就是給予了形如"Nx^2+1=y^2"的不定方程正整數解的一個方法。X^2-Ny^2=1或者Nx^2+1=y^2型的方程被稱為"佩爾方程",實際上這是一個誤會,就如同"阿拉伯數"一樣。佩爾對此類方程並無研究,只不過是歐拉在一篇文章中不知道因為什麼把它稱為"佩爾方程",於是這個名稱就延續下來了。實際上費馬倒是曾經研究過這類方程。不定方程後來成為印度數學研究的中心問題之一,還給予了一個專門的名稱:瓦格布拉迪。婆羅摩笈多給出的解此類不定方程的方法被稱為"婆羅摩笈多引理",後來被歐拉重新發現。

婆羅摩笈多在67歲的時候,還寫了一本關於天文學的著作《肯德卡迪亞格》,在書中,他利用二次內插法計算出了每隔15°的正弦值。一般來說插值法的公式要歸功於牛頓,在他的《原理》一書中就用到了插值法,但很明顯牛頓不是第一個用插值法的人。婆羅摩笈多就多次用到了插值法,而在他之前,中國的劉焯在《皇極曆》中就已經用到了二次插值法。這是已知的最早的有文獻記載的使用二次插值法的記錄。

婆羅摩笈多另一個貢獻是給出了勾股數的通解公式,其實也是從上面的不定方程來的,他得出了勾股數的全部解。另外他還給出了四邊形的面積公式。婆羅摩笈多在幾何學上的成就是給出了"婆羅摩笈多定理",有興趣的讀者可以去證明一下。

數學史話之瓦格布拉迪婆羅摩笈多

婆羅摩笈多定理

婆羅摩笈多定理:若圓內接四邊形的對角線相互垂直,則垂直於一邊且過對角線交點的直線將平分對邊。


分享到:


相關文章: