数学史话之艰难中发展的明清数学——明朝数学

到了明清两代,由于理学盛行和八股取士,整个社会对于自然科学的漠视甚至是抵触,中国古代数学的发展十分曲折且缓慢。从明朝建立的1368年开始,一直到鸦片战争爆发的1840年,前后将近500年的时间里,有名的数学家屈指可数。在本文中,科普君在明代和清代中前期的数学家中各选取了4个人,分两期,对他们稍微做一些介绍,也算是对明清数学的一个交代。

先来说明代的数学家。第一位是明代景泰年间的吴敬,他的主要贡献就是将珠算作为一门单独的技术记录到他的著作《九章详注比类算法大全》中。在我国古代长期是以筹算作为计算辅助工具的,筹算从春秋时候就已经开始了,珠算是筹算的一个演变结果,据说算盘的雏形在汉朝就出现了,但是似乎跟现在的算盘不太一样。现在所用的算盘的雏形是在宋代开始的,到明代的时候彻底取代了筹算。但是关于算盘的文献记载却一直是一个空白,直到吴敬的出现。

吴敬

吴敬是当时浙江布政使司的一个幕府人员,主要负责全省的田赋和税收的会计工作,因此对于珠算十分的熟悉。明代对于民间私习天文历算一向是严禁的,我们又知道很多时候数学是从天文历算的研究中发展出来的,因此一般的老百姓甚至士人对于数学研究是敬而远之的。《九章算术》等数学书在明代基本上都几乎失传了,吴敬曾"历访《九章》全书,久未得见",经过十余年努力,吴敬终于在1450年撰写了《九章算法比类大全》10卷,对于中国古算的普及和广泛应用于生产、生活实践做出了重要贡献。

在吴敬之后,又有一位精通算盘的数学家--山西人--王文素。王文素是山西汾州(今山西汾阳市)人,出生在一个商人家庭,从小就由于家庭的熏陶而对数学特别有兴趣。他用了30年时间"历将诸籍所载题术,逐一测深探远,细论研推,其所当者述之,误者改之,繁者删之,缺者补之,乱者理之,断者续之。复增乘除图草,定位式样,开方演段,捷径成术,编为拙歌,注以俗解"写成了著名的《算学宝鉴》一书。《算学宝鉴》全书分12本42卷,近50万字。在书中曾经提及到了"一元高次方程的数值解法"的相关内容,这说明在明朝中期,宋元时期的"天元术"、"四元术"并未完全失传。另外像"导数"之类的知识点在西方是在微积分创立时期才出现的,而在《算学宝鉴》中王文素已经发现并且开始使用了。但是,很遗憾的是,《算学宝鉴》自问世之后,四百年间未见各收藏家及公私书目著录,直到民国的时候,才在一个书肆中发现一本兰格抄本而得以重现于世。这也表明了在明清时期,数学作为一门自然科学所受到的不公正的待遇。

王文素

比王文素稍晚一点的,有程大位。他也是一个商人,不过不是晋商,是徽商。程大位一生没有做过官,20多岁的时候开始,就开始经商。由于商业上需要计算的东西很多,所以他开始研究数学,遍访名师,搜集很多数学书籍。到40岁左右的时候,开始专心研究,参考各家学说,加上自己的见解,于60岁时完成其杰作《直指算法统宗》(简称《算法统宗》)。在程大位以前,没有任何关于近代珠算算盘的完整叙述,因此程大位被称为珠算之父。《算法统宗》是一部十分重要的著作,流传极为广泛和长久,对中国在民间普及珠算起了很大的作用,还外传到朝鲜、日本及东南亚各地,后又传到欧洲,在科技史上具有重大意义和价值。另外,程大位还发明了卷尺,不过他发明的卷尺与现在的卷尺并不完全一样,他当时把它称作"丈量步车"。"丈量步车"从原理、构造、用途和用法来看,就是现代卷尺的雏形。它由木制的外套、十字架,竹制的篾尺,铁制的转心、钻脚和环等部件组成。篾尺收放均从外套的匾眼中进出,钻脚便于准确插入田地测量点,环便于提携。另外,程大位在《算法统宗》第三卷中对"丈量步车"给出完整的零件图、总装图、设计说明和改型说明等全套书面资料。这在当时是一个创举,因为我们知道,在中国古代科技史上,很多物品都是只闻其名,而未见其形,更不用说是零件图、总装图等内容了,因此非常难以复制,著名的有东汉张衡的地动仪。

程大位

最后一位要介绍的是明末的大科学家徐光启。徐光启出生在现在的上海,是个天主教徒。徐光启曾经官至礼部尚书兼文渊阁大学士、内阁次辅,然而他真正为后世所牢记的是他对于中国科技史的影响。徐光启一生著述甚多,包括农学、天文学、军事学、数学等多个方面。其中他在数学方面的最大贡献应该算是《几何原本》(前6卷)的翻译,"几何"两个字在汉语里面原来并不是数学名词,而是表示"多少"的意思。徐光启是第一个将"几何"作为数学专用名词来使用的,并用它来称呼这门数学分科。他和利玛窦合作翻译的《几何原本》到了20世纪初,中国废科举、兴学校之后,成为了中学的必修科目。《几何原本》的翻译,极大地影响了中国原有的数学学习和研究的习惯,改变了中国数学发展的方向,因而,这个过程是中国数学史上的一件大事。

徐光启

徐光启曾经在自己故乡的城西修建了农庄别墅,死后又安葬在了那里。当地是法华泾、肇嘉浜和蒲汇塘三水相汇之地,周边都是徐家的土地,所以被称作"徐家汇",这就是现在上海徐家汇的来历。徐光启的墓地就是现在的上海徐家汇光启公园,有去上海旅游的朋友,如果你爱好数学,可以去光启公园凭吊一下。

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