中华古代算学的发展史
在中华古代文化中,算学一向占有重要地位。从两千多年前的《九章算术》到近代的《数学原理》,中国数学家们在数学领域做出了卓越的成就。在此,我们将从三个方面来探讨中华古代算学的发展史:数学的起源和初步发展、古代数学的鼎盛与衰落以及中世纪后数学的复兴。
一、数学的起源和初步发展
勾股定理的历史数学在中华古代文明中得到了广泛地应用。在最早期的质变社会中,通过计数来记录牲畜、食物、瓦楞瓦等物质的数量,这表明中华古民族在计数和计算方面已经有了一定的觉察,这便是数学来源。到商代,出现了商业交易,这对计算精度的要求更高。商代的计算方法基本上采用膜法,即把一个数$n$分成若干个较小的整数,例如$10 = 3+3+2+2$,然后用简单地相加而完成运算。在大约两千三百年前的春秋时期,算盘被发明出来,这是中国数学史上的一个重要发明。 为世界上发明最早的记数工具之一,代表了当时数学和经济的最高水平。 而如果说算盘解决了商业交易的运算问题,但对于阶的运算,语言文字怎样表示,则成为难题。都铎王朝数学家约翰·沃拉斯相信,四百年前左右,中国已经发展了出阶之法。
这时期的出现的《九章算术》,是中华古代数学成就的里程碑式的巨著,它也是世界上最早的数学教科书。《九章算术》的编写大约在西元前400-200年间,它集中了当时的一些数学成果,如乘法、除法、开平方、立方、勾股定理等,为后来的数学发展打下了坚实的基础。
二、古代数学的鼎盛与衰落
进入汉代,算学得到了迅猛地发展。汉代名落孙山采用的田明算法,突破了已有的筹算方法限制,可以推算出很大的长方形面积、圆周长和球体体积等等。而《乘径书》可以算出有理数$ \sqrt {2}$ 的值,提出了“以我数补天年”的观点。唐代数学家王孙陶,提出“立方等比数质数定理”(因此,一组等比数只要以任意一个数开始,从这个数连续几项的乘积加上1就是另一数的立方数),并证明了这个数学命题,成为中世纪欧洲数学家重视的论题之一。他还发明了算盘的改良品,使算盘表面的珠子由5个位子,增加到7个位子。
在此期间,中华古代数学得到了前无古人的鼎盛,但是到了明清时期,数学的发展开始走下坡路。由于科举制度的压迫,使数学家在数学领域拥有的发挥空间逐渐减少。数学教育和研究已经不像当初那么繁荣。但是此时期的数学成就绝不能被忽视。明代数学家李善兰发表的《数理精神要》记载了对解析几何、无穷小、算术、几何中连续分数和同余数方面的深刻思
考,为数学研究在明清之际开创了新局面。
三、中世纪后数学的复兴
到了中世纪后期,中华古代数学在芝诺悖论、无穷序列和级数、微积分等领域遇到了一些难以解决的问题。而这些问题也正是当时欧洲数学家们试图解决的难题。中华古代数学与欧洲数学理论相结合,在数学领域打开了新的局面。探究微积分的祖师爷牛顿最为熟悉的接受数学垂直学科是亚拉伯数学,但同时他也不但了解中国代数基础。
随着西方的科技和文化的传入,中国数学推倒了一块新的领地。近代的大数学家陈省身、华罗庚、吴文俊、丘成桐等,不断进行新的数学研究,为中华民族走向世界数学之巅提供了强有力的保障。
总之,数学是中华古代文化中无法忽视的一部分。从春秋战国时期的《九章算术》到现代的高等数学,中华古代数学家们为世界数学献献出了重要的一份贡献。虽然在某些历史时期,数学的发展受到了不同程度的压制,但是这无法掩盖中华古代数学发展悠久的历史中的卓越成就。
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