封麵新聞記者張傑實習生劉珈汐
因(yīn)為人們要認識世界的規(guī)律,數學產生了。數學可以幫助(zhù)人們認識自然、理解人生,也可以(yǐ)經營事務、分(fèn)類萬物。可以(yǐ)說(shuō),世間萬物都與數學(xué)相關。
在中國傳統曆史上,數學深受重視。在遙(yáo)遠的周朝,數學便屬“六藝”(禮、樂、射、禦、書、數)之一。中國古代數學在宋元時期(qī)達到繁榮的頂點,湧現出了一大批(pī)卓(zhuó)有成就的數學家,其中,秦九韶與李冶、楊(yáng)輝、朱世傑(jié)的成就最為突出(chū),被譽為“宋元四大家”。秦九韶的數學成就是世所公認的,他被“科學史之父”喬治·薩頓(dùn)評價為“他那個民族、他那個時(shí)代並(bìng)且確實也是所有時代最偉大的數學家之一”。秦九韶所提出的秦九韶算法和“中國剩餘定理”及其著作《數書九章》,是中國數學史,乃至世界數(shù)學史上光彩奪目的一頁。其中的許多計算方法,至今仍有(yǒu)很高的參考價值和實踐意義,被譽為“算中寶典”。
2020年6月,第二批四川曆史名人出爐,《數書九章》的作者、出生於普州(今四川資陽市安嶽縣)的南宋數學家秦九韶位列其中。當前,安嶽縣高度重視秦九韶文化的傳承和弘揚,已有中小學(xué)、幼兒園(yuán)以秦九韶命名,還規劃打(dǎ)造秦九韶紀念館和秦九韶路。2023年2月,安嶽(yuè)縣秦九韶學術研究會正式成(chéng)立。
秦九(jiǔ)韶雕像(安嶽縣委宣傳部供(gòng)圖)這位南宋數學家的背後有著怎樣寶貴的成長經曆?他的學問對我們有(yǒu)著怎樣重要(yào)的價值和意義(yì)?東(dōng)方古代數學有(yǒu)著怎樣(yàng)的魅力值得挖掘?為了讓大眾更深地了(le)解秦九韶其人、其思想,以及誕生秦九韶的時代背景(jǐng)、世界影(yǐng)響力,2月15日上午,“行走中的名人大講堂”邀請到浙江大(dà)學數學教授、作家、詩人蔡天新(xīn)來到四川資陽市安嶽縣。他以“秦(qín)九韶:偉大的(de)數學家和夢想(xiǎng)家(jiā)”為題,做了一(yī)場精(jīng)彩的講座(zuò)。
蔡天新在講述古(gǔ)代數學的同時,還將之與“密碼學”“計算機算法”等當下數學應用相互對照,幫助讀者更清晰地認識(shí)到秦九韶的成就與價值。
從曆史脈絡中讀懂秦九韶
蔡天新此次演(yǎn)講主要分(fèn)為四(sì)個部分,他梳理了中國(guó)數學史上一些重要的節點,分別講述了宋以前的中(zhōng)國數(shù)學、宋代數學和秦九韶的具體成就、秦九韶數學的(de)世界影響力,還對(duì)秦九韶在曆史(shǐ)上曾遭受到的道德(dé)疑點進行澄清和正名。
蔡天新在安嶽演講(吳坤忠攝)蔡天新對秦九韶有著常年探究的濃(nóng)厚興趣(qù),在自己的隨筆集《數學傳奇:那些難以企及的人物》中,專門收入《秦九韶、道古(gǔ)橋(qiáo)與〈數書九章〉》篇章。為了寫好這篇文章,他先後造訪了秦九韶的出生地四川安嶽、謝世地廣東梅縣,還去拜訪了他的祖居地(dì)河南範縣。為了(le)解釋(shì)清楚秦九韶的(de)道德疑案,蔡(cài)天新進行了多次實地考察和多方求證討教,提出“那些對秦九韶(sháo)的汙名化是站不住腳的”,從而為秦九韶正名。
在(zài)本(běn)場演講過程中,蔡天新旁征博引,提(tí)到《周髀算經》《九章算術(shù)》《海(hǎi)島算經》《綴術(shù)》《孫(sūn)子算經》《張丘建算經》《緝古算經》等中國(guó)古代數學經典,以及楚漢相(xiàng)爭傳說中的數學因素。講到宋以前的中國數學成就,他提到,中國古代第一個值得(dé)講述的數學家是(shì)周公。周(zhōu)公是(shì)周禮(lǐ)的作者(zhě),對數學也非常重視。
13世紀前後,歐洲中世紀即將結束,中國的數(shù)學史上出現了“宋元四大家”:秦九韶、楊(yáng)輝、李冶、朱世(shì)傑。在講座中,蔡天新對其他幾位數學家進行一番論述之後,重點闡(chǎn)述了秦九韶的人生經(jīng)曆和數學成就。
秦九韶的數學貢獻通用至(zhì)今
作為曆史上偉大的數學家,秦九韶到底做了哪些非常重要的數學工作?蔡天新重點介紹了開方正負(fù)術、海倫公式、大衍總數術、大衍求一術等數學成就。
蔡(cài)天新在安嶽演講現場(吳坤忠攝)明(míng)代,“大衍總(zǒng)數術”被一個旅居中國的傳教士看到,他把這個成果寫成論文(wén)介紹(shào)到西方。西(xī)方就(jiù)將其命名為“中國剩餘定理”。在歐洲,18世紀的歐拉和19世紀的高斯分別對一次同餘式組(zǔ)進行細致的研究,也獲得了跟“中(zhōng)國剩餘定理”一(yī)樣的結論,但是比秦九韶晚500多年。
秦九韶提出的“大衍總(zǒng)數術”,在中國(guó)被稱為“孫子定理(lǐ)”。蔡天新介紹,其實這個說法並不科學,因為孫(sūn)子隻是給了(le)一個例子,是秦九韶將之提到普通的程度,而且給了解(jiě)答,這個定理更應該叫“秦(qín)九韶(sháo)定(dìng)理”。
秦九韶的“正負開方(fāng)術”則把我國的高(gāo)次方程數值解法推進到(dào)一個新階段,現代數學計算中仍然通行他的(de)這種簡便程序。800多年前,“正負開方術”的問題難以破解,秦九韶想(xiǎng)到一個非常巧妙的方法,減少了很多計(jì)算量。這個技巧超越了時代(dài),現代(dài)人將它稱為“秦九韶算法”,並且全世界通用。
秦(qín)九韶的另外一個比較重要的(de)數學工(gōng)作叫“大衍求一術”,是現在密碼學的出發點。“大衍求一術”再加上歐拉定理,成為(wéi)現代密碼學的主要(yào)工具。
秦九韶的(de)數(shù)學貢(gòng)獻,在現(xiàn)代世界數(shù)學界依然很有分量。蔡天新介紹,秦九韶的中國剩餘定理出現在西方很多數(shù)學教材書中。2005年(nián),牛津大學出版了《數學史,從美索(suǒ)不達米亞到現代》,書中提及(jí)12位數學家,秦九韶是其中唯一的(de)中國人。2010年,英國廣播公司bbC製作(zuò)了紀錄片《數學(xué)的故事》,其中(zhōng)第二集用20分鍾講(jiǎng)述中國,秦九韶也是唯一被提及的中國人。
秦九韶的數學成就如何達成?
南(nán)宋時期,秦九韶如何取得這麽優秀的數(shù)學成(chéng)績?在蔡天新看來,當時,西方世界的科學還沒有進來,所以數學全部是靠秦九韶自(zì)己思考。跟古希臘(là)的不少(shǎo)科(kē)學大家(jiā)一樣,秦(qín)九韶也是讀萬卷書(shū)、行萬裏路。
秦九韶出生在四川安嶽(yuè),他曾經在(zài)很多地方生活、漫遊過,一生走了很(hěn)多地方。這(zhè)給(gěi)他掌(zhǎng)握基礎知識帶來了充分的機會(huì)。秦九韶(sháo)青少年(nián)時代曾隨父親到過都(dōu)城(chéng)臨安,有機會(huì)訪(fǎng)問國家天文台的(de)曆算家,向他們學習曆算。此外,他還從(cóng)隱居的學者(zhě)那裏學(xué)習數學。元軍入侵四川時,秦九韶在戰亂中長途跋涉,仍不忘鑽研數學。
蔡天新是浙江人(rén),從杭州來到四(sì)川(chuān)演講的他說:“有兩位四川人給浙江作出很大的(de)貢獻,一位是北宋的蘇東坡,在西湖留下了湖堤和詩詞,其中‘欲把西湖比西子(zǐ),淡妝濃抹(mò)總相宜’是對杭州西湖最好的讚美。還有一位就是南宋的數學家秦(qín)九韶,留下了道(dào)古(gǔ)橋和《數書九(jiǔ)章》。”
蔡天(tiān)新在安嶽演講(吳坤忠攝)在演講的最後環節,蔡天新特別提到,秦九韶對數學(xué)的理解很深刻、超前。他認為,數學如果隻被當作(zuò)工具使用,這就猶如製(zhì)造樂(lè)器的人,隻能撥弄出樂器的聲音。秦九韶理解的是數學本身,是純粹(cuì)的存在,是科學。“現在我們非常強調基礎科學。秦九韶在幾百年前,跟我們現在的想法就是相通的。他希(xī)望把數學提高到‘道’的(de)高(gāo)度,希望(wàng)大家多用理(lǐ)論、科學的角度(dù)去研究(jiū),而(ér)不(bú)隻是當成實用的工具。這是秦九韶在那個時代的夢想,現在的我們正在努力實現他的夢想。”
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