04.27 數學史話之印度數學的濫觴早期印度數學

印度的歷史,科普君在這裡就不介紹了,如果有興趣的話,可以去網上搜索二混子-stone的漫畫,其中有一章講的就是極簡印度史,十分有意思。今天可普君要介紹的是印度的數學歷史。古代印度作為四大文明古國之一,必然有其有突出貢獻的地方,印度的數學也算是其中之一。其實一直到現在,印度的數學還是相當不錯的,只不過印度這個國家,實在是……。好了,現在就開始進入印度數學的表演時間了(請自帶印度電影的BGM)。

數學史話之印度數學的濫觴早期印度數學

古代印度

古代印度數學大致可以分為三個階段:河谷文化階段,吠陀時期和悉檀多時期。今天我們主要介紹前兩個時期。在河谷文化階段,在雅利安人入侵之前,印度河流域就已經有了達羅毗荼人居住了(達羅毗荼人後來由於被入侵的雅利安人征服了,所以現在大部分屬於低種姓階層),他們當時已經有精心規劃建設的城市。有規劃,就不可能不用到相當水平的幾何知識和計算技巧,在當地出土的一些陶器上面,就繪有一定規則的線紋、圓、方形、三角形等等,但是由於在這些陶器上還有一些象形文字並沒有被破譯,所以並不清楚這些文字和圖形是什麼意思,不能不說是一種遺憾。

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達羅毗荼人

在雅利安人入侵之後,印度文明進入吠陀時期,在公元前7世紀形成了婆羅門教。"吠陀"的梵文意思是"知識、光明",內容主要是一些對神的讚歌、巫術的咒語等等,一開始是以口口相傳的方式進行流傳的,後來才用梵文刻寫在棕櫚葉或者樹皮之上,從而成為了文獻。《吠陀》有上千種流派,僅《夜柔吠陀》就有101種,《夜柔吠陀》的一部分記錄了祭祀的一些規則,其中就有關於數學知識的《測繩的法規》部分。由於《耶柔吠陀》是用詩句寫成的,裡面並沒有任何關於數學符號的內容,也沒有任何數學著作該有的形式,所以後世的人在研究印度數學的時候,只能把其中的數學思想抽出來,用現代的數學符號和形式去表示。

數學史話之印度數學的濫觴早期印度數學

夜柔吠陀

在《測繩的法規》中給出了大量作圖的方法,還有一些不需要加以證明,直接使用的幾何結論,比如:矩形被對角線分為相等的兩部分;等腰三角形的高分三角形為相等的兩部分;菱形的對角線互相垂直平分等等。在這些命題中,有一些與歐幾里得的《幾何原本》中的一些命題差不多,但很明顯可以看出它們兩個是屬於獨立發展出來的數學思想,兩者之間並沒有任何的聯繫。比如在《測繩的法規》中是這麼來描述勾股定理的:矩形對角線所給出的面積,等於長和寬所分別給出的面積之和。這和古希臘以及中國的勾股定理的描述方法都不一樣。

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勾股定理

另外,在該書中,還給出了不定方程x^2+y^2=z^2的若干組正整數解,即勾股數。這個是非常具有實用價值的,在工程建設上面特別有用。在書中還給出了一系列作圖的方法,比如作已知直線的垂線問題,作一個正方形是兩個已知正方形面積之和的問題。還有就是化圓為方問題,在該書中也有闡述。

在《測繩的法規》中還有一項非凡的成就就是得出了根號2的相當精確的近似值。這說明在當時,印度人已經掌握了開平方的方法,瞭解了平方根的近似公式。在《法規》中還有很多幾何問題用代數方法來解決的現象,包括不等式、二次方程、多元不定方程等等。

在婆羅門教之外還有耆那教,他們也注重數學。耆那教的創始人馬哈維拉本人就是一個精通數學的學者,耆那教的經典中就包含了數學原理和算術等內容。不過耆那教的原始文獻流傳下來的很少,後世的學者一般是通過後來的註釋去了解其中的內容的。在耆那教的文獻中,他們採用了π=根號10的概念,另外還有計算弦長、弓形弧長的公式。

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耆那四祖像

耆那教中對於數字分成了可數的、不可數的和無窮的三種,不過跟後來的集合論還是有差距的。

無論是婆羅門教、耆那教還是後來的佛教,他們所包含的數學都缺乏一種連續的師承關係,並不像古希臘的數學是有明確的繼承關係的,所以在古印度的數學中就會出現隔一段時間出現一個重大發現,然後迅速沉寂下去,再過一段時間又出現一個,但是彼此之間毫無聯繫。這也是非希臘數學的一個通病。古代阿拉伯、古代印度,甚至古代中國的數學都有這個問題。


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