05.18 数学史话之能耐不大脾气挺臭的王孝通

与刘焯差不多同时期的还有一个数学家--王孝通,他给我们留下了一本《缉古算经》。《缉古算经》是我国《算经十书》中出现最晚的一本,也是最难的一本。它在数学史上的价值就在于它是世界上第一个提出三次方程代数解法的,并且阐述的比较全面,只不过由于现在我们对于方程的表达式与当时的表达式有着完全不同的区别,所以现在的人看当时的书,就会觉得很难。这个难主要有两个方面,一是这些书都是用文言文写的,这就需要读书的人有比较深厚的文言文功底。二是书中的表达式都是文字描述,没有现在通用的符号表达式,也很难将其符号化,所以我们总是觉得古人写的数学书跟天书没什么区别。

数学史话之能耐不大脾气挺臭的王孝通

王孝通

王孝通的生卒年不详,大约生于北周武帝的时候,在唐贞观年间去世。有历史记载的是他在唐武德六年(623年)作为算历博士(太史局里面的属官,负责历法的编算,从八品)与祖孝孙一起校勘傅仁均所编订的《戊寅元历》一书,后来曾经官至太史丞(太史令的副手,从六品)。王孝通给我们留下的最重要的著作就是《缉古算经》一书。在书中,王孝通极其推崇刘徽,而又极其贬低祖暅,他说:刘徽……思极毫芒,触类增长,乃造重差之法,列于终篇。……亦一时独步。……但旧经残驳,尚有缺漏。自刘以下更不足言。其祖暅之缀术,时人称之精妙。曾不觉方邑进行之术,全错不通。刍甍、方亭之问于理未尽。在这里我们可以看出来,王孝通对于刘徽的重差术是十分看重的,但是他认为自从刘徽之后,数学界也就乏善可陈了。特别是大家都觉得十分精妙的祖暅的《缀术》,里面关于"方邑进行之术"几乎全是错的,而"刍甍、方亭"也与理不通。由于《缀术》现在早已散佚,我们不知道祖暅在里面是怎么讲的,所以从王孝通的说法来看,应该是里面关于二次、三次方程的解法是有问题的。但是王孝通这个人态度很差,说法又有偏激,毕竟祖冲之、祖暅父子在中国数学史上的成就要远远高于王孝通。


在王孝通之前,古希腊人门奈赫莫斯用圆锥曲线的方法解了某种三次方程,阿基米德也曾经用类似的方法解三次方程,这种利用作图法解三次方程的方法,到了阿拉伯数学家阿尔·卡西那里得到了充分的发展。王孝通在《缉古算经》中一共列了20个问题,除了第一个问题是历法问题之外,其他的都是体积计算和勾股定理的应用问题,在这些问题中多次用到了三次方程。

比如第15题:

问曰:假令有勾股相乘幂七百六十五分之一,弦多于勾三十六十分之九。问:三事各多少?

答曰:勾十四二十分之七,股四十九五分之一,弦五十一四分之一。

术曰:幂自乘,倍多数而一,为实。半多数为廉法、从。开立方除之,即勾。以弦多数加之,即弦。以勾除幂,即股。(勾股相乘幂自乘,与勾幂乘股幂积等。故以倍勾弦差而一,得一勾与半差之共乘勾幂,为方。故半差为廉法、从,开立方除之。

看明白了吗?完全跟天书一样嘛。在书中,王孝通都是以类似的问、答、术的方式解答问题。"问"是提出问题,"答"是给出答案,"术"是给出解题过程。上面这道题用现代符号的方式来给出解题过程是这样的:

设勾、股、弦分别是a,b,c,则有

数学史话之能耐不大脾气挺臭的王孝通

其中c-a,ab为已知的值,解方程求出的正根就是a,加(c-a)得到c,除ab得到b。这里有几个专用名词,比如"廉法"、"实"、"方",所谓的"廉法"就是方程中二次项的系数,"实"是方程中的常数项,"方"是一次项系数。

在《缉古算经》中,每个题目都是以类似的方式呈现出来,这一点与《九章算术》的思想是一脉相承的。但是在书中有些题目的表述并不十分清晰,这与文言文的行文习惯有关,文言文恨不得一个字表示一百个意思,但是对于数学这种极其讲究逻辑性和严密性的学科来说,这种一个字表示很多个意思是一种灾难。所以在《缉古算经》中有些题目我们到现在也不太明白到底讲的是什么意思。

《缉古算经》的开方术的术语继承了《九章算术》和刘徽注的传统,并且又有所创新,这种创新为后来宋元时期的"天元术"开创了一个方向。


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