外國數(shù)學史
來源:網(wǎng)絡來源 2009-08-30 12:34:01
非洲東北部的尼羅河流域,孕育了埃及的文化。在公元前3500-3000年間,這里曾建立了一個統(tǒng)一的帝國。
目前我們對古埃及數(shù)學的認識,主要源于兩份用僧侶文寫成的紙草書,其一是成書于公元前1850年左右的莫斯科紙草書,另一份是約成書于公元前1650年的蘭德(Rhind)紙草書,又稱阿梅斯(Ahmes)紙草書。阿梅斯紙草書的內(nèi)容相當豐富,講述了埃及的乘法和除法、單位分數(shù)的用法、試位法、求圓面積問題的解和數(shù)學在許多實際問題中的應用。
古埃及人使用象形文字,其數(shù)字以十進制表示,但并非位值制,而分數(shù)還有一套專門的記法。由埃及數(shù)系建立起來的算術具有加法特征,其乘、除法的計算也只是利用連續(xù)加倍的方法來完成。古埃及人將所有的分數(shù)都化成單位分數(shù)(分子為1的分數(shù)之和),在阿梅斯紙草書中,有很大一張分數(shù)表,把狀分數(shù)表示成單位分數(shù)之和,如:,,…,,等等。
古埃及人已經(jīng)能解決一些屬于一次方程和最簡單的二次方程的問題,還有一些關于等差數(shù)列、等比數(shù)列的初步知識。
如果說巴比倫人發(fā)展了卓越的算術和代數(shù)學,那么在另一方面,人們一般認為埃及人在幾何學方面要勝過巴比倫人。一種觀點認為,尼羅河水每年一次的定期泛濫,淹沒河流兩岸的谷地。大水過后,法老要重新分配土地,長期積累起來的土地測量知識逐漸發(fā)展為幾何學。
埃及人能夠計算簡單平面圖形的面積,計算出的圓周率為3.16049;他們還知道如何計算棱椎、圓椎、圓柱體及半球的體積。其中最驚人的成就在于方棱椎平頭截體體積的計算,他們給出的計算過程與現(xiàn)代的公式相符。
至于在建造金字塔和神殿過程中,大量運用數(shù)學知識的事實表明,埃及人已積累了許多實用知識,而有待于上升為系統(tǒng)的理論。
印度數(shù)學(HinduMathematics)
印度是世界上文化發(fā)達最早的地區(qū)之一,印度數(shù)學的起源和其它古老民族的數(shù)學起源一樣,是在生產(chǎn)實際需要的基礎上產(chǎn)生的。但是,印度數(shù)學的發(fā)展也有一個特殊的因素,便是它的數(shù)學和歷法一樣,是在婆羅門祭禮的影響下得以充分發(fā)展的。再加上佛教的交流和貿(mào)易的往來,印度數(shù)學和近東,特別是中國的數(shù)學便在互相融合,互相促進中前進。另外,印度數(shù)學的發(fā)展始終與天文學有密切的關系,數(shù)學作品大多刊載于天文學著作中的某些篇章。
《繩法經(jīng)》屬于古代婆羅門教的經(jīng)典,可能成書于公元前6世紀,是在數(shù)學史上有意義的宗教作品,其中講到拉繩設計祭壇時所體現(xiàn)到的幾何法則,并廣泛地應用了勾股定理。
此后約1000年之中,由于缺少可靠的史料,數(shù)學的發(fā)展所知甚少。
公元5-12世紀是印度數(shù)學的迅速發(fā)展時期,其成就在世界數(shù)學史上占有重要地位。在這個時期出現(xiàn)了一些著名的學者,如6世紀的阿利耶波多(第一)(ryabhata),著有《阿利耶波多歷數(shù)書》;7世紀的婆羅摩笈多(Brahmagupta),著有《婆羅摩笈多修訂體系》(Brahma-sphuta-sidd'hnta),在這本天文學著作中,包括「算術講義」和「不定方程講義」等數(shù)學章節(jié);9世紀摩訶毗羅(Mahvira);12世紀的婆什迦羅(第二)(Bhskara),著有《天文系統(tǒng)極致》(Siddhntairomani),有關數(shù)學的重要部份為《麗羅娃提》(Lilvati)和《算法本源》(Vjaganita)等等。
在印度,整數(shù)的十進制值制記數(shù)法產(chǎn)生于6世紀以前,用9個數(shù)字和表示零的小圓圈,再借助于位值制便可寫出任何數(shù)字。他們由此建立了算術運算,包括整數(shù)和分數(shù)的四則運算法則;開平方和開立方的法則等。對于「零」,他們不單是把它看成「一無所有」或空位,還把它當作一個數(shù)來參加運算,這是印度算術的一大貢獻。
印度人創(chuàng)造的這套數(shù)字和位值記數(shù)法在8世紀傳入伊斯蘭世界,被阿拉伯人采用并改進。13世紀初經(jīng)斐波納契的《算盤書》流傳到歐洲,逐漸演變成今天廣為利用的1,2,3,4,…等等,稱為印度-阿拉伯數(shù)碼。
印度對代數(shù)學做過重大的貢獻。他們用符號進行代數(shù)運算,并用縮寫文字表示未知數(shù)。他們承認負數(shù)和無理數(shù),對負數(shù)的四則運算法則有具體的描述,并意識到具有實解的二次方程有兩種形式的根。印度人在不定分析中顯示出卓越的能力,他們不滿足于對一個不定方程只求任何一個有理解,而致力于求所有可能的整數(shù)解。印度人還計算過算術級數(shù)和幾何級數(shù)的和,解決過單利與復利、折扣以及合股之類的商業(yè)問題。
印度人的幾何學是憑經(jīng)驗的,他們不追求邏輯上嚴謹?shù)淖C明,只注重發(fā)展實用的方法,一般與測量相聯(lián)系,側(cè)重于面積、體積的計算。其貢獻遠遠比不上他們在算術和代數(shù)方面的貢獻大。在三角學方面,印度人用半弦(即正弦)代替了希臘人的全弦,制作正弦表,還證明了一些簡單的三角恒等式等等。他們在三角學所做的研究是十分重要的。
阿拉伯數(shù)學(ArabicMathematics)
從九世紀開始,數(shù)學發(fā)展的中心轉(zhuǎn)向拉伯和中亞細亞。
自從公元七世紀初伊斯蘭教創(chuàng)立后,很快形成了強大的勢力,迅速擴展到阿拉伯半島以外的廣大地區(qū),跨越歐、亞、非三大洲。在這一廣大地區(qū)內(nèi),阿拉伯文是通用的官方文字,這里所敘述的阿拉伯數(shù)學,就是指用阿拉伯語研究的數(shù)學。
從八世紀起,大約有一個到一個半世紀是阿拉伯數(shù)學的翻譯時期,巴格達成為學術中心,建有科學宮、觀象臺、圖書館和一個學院。來自各地的學者把希臘、印度和波斯的古典著作大量地譯為阿拉伯文。在翻譯過程中,許多文獻被重新校訂、考證和增補,大量的古代數(shù)學遺產(chǎn)獲得了新生。阿拉伯文明和文化在接受外來文化的基礎上,迅速發(fā)展起來,直到15世紀還充滿活力。
花拉子米(Al-khowarizmi)是阿拉伯初期最主要的數(shù)學家,他編寫了第一本用阿拉伯語在伊斯蘭世界介紹印度數(shù)字和記數(shù)法的著作。公元十二世紀后,印度數(shù)字、十進制值制記數(shù)法開始傳入歐洲,又經(jīng)過幾百年的改革,這種數(shù)字成為我們今天使用的印度─阿拉伯數(shù)碼�;ɡ用椎牧硪幻秈lmal-jabrwa'lmugabalah》(《代數(shù)學》)系統(tǒng)地討論了一元二次方程的解法,該種方程的求根公式便是在此書中第一次出現(xiàn)�,F(xiàn)代“algebra”(代數(shù)學)一詞亦源于書名中出現(xiàn)的“aljabr”。
三角學在阿拉伯數(shù)學中占有重要地位,它的產(chǎn)生與發(fā)展和天文學有密切關系。阿拉伯人在印度人和希臘人工作的基礎上發(fā)展了三角學。他們引進了幾種新的三角量,揭示了它們的性質(zhì)和關系,建立了一些重要的三角恒等式。給出了球面三角形和平面三角形的全部解法,制造了許多較精密的三角函數(shù)表。其中著名的數(shù)學家有:阿爾巴塔尼(Al-Battani)、阿卜爾維法(Abu'l-Wefa)、阿爾比魯尼(Al-Beruni)等。系統(tǒng)而完整地論述三角學的著作是由十三世紀的學者納西爾丁(Nasired-din)完成的,該著作使三角學脫離天文學而成為數(shù)學的獨立分支,對三角學在歐洲的發(fā)展有很大的影響。
在近似計算方面,十五世紀的阿爾卡西(Al-kashi)在他的《圓周論》中,敘述了圓周率π的計算方法,并得到精確到小數(shù)點后16位的圓周率,從而打破祖沖之保持了一千年的記錄。此外,阿爾卡西在小數(shù)方面做過重要工作,亦是我們所知道的以「帕斯卡三角形」形式處理二項式定理的第一位阿拉伯學者。
阿拉伯幾何學的成就低于代數(shù)和三角。希臘幾何學嚴密的邏輯論證沒有被阿拉伯人接受。
總的來看,阿拉伯數(shù)學較缺少創(chuàng)造性,但當時世界上大多數(shù)地方正處于科學上的貧瘠時期,其成績相對顯得較大,值得贊美的是他們充當了世界上大量精神財富的保存者,在黑暗時代過去后,這些精神財富才傳回歐洲。歐洲人主要就是通過他們的譯著才了解古希臘和印度以及中國數(shù)學的成就。
古希臘數(shù)學(AncientGreekMathematics)
古代希臘從地理疆城上講,包括巴爾干半島南部、小亞細亞半島西部、意大利半島南部、西西里島及愛琴海諸島等地區(qū)。這里長期以來由許多大小奴棣制城邦國組成,直到約公元前325年,亞歷山大大帝(AlexandertheGreat)征服了希臘和近東、埃及,他在尼羅河口附近建立了亞歷山大里亞城(Alexandria)。亞歷山大大帝死后(323B.C.),他創(chuàng)建的帝國分裂為三個獨立的王國,但仍聯(lián)合在古希臘文化的約束下,史稱希臘化國家。統(tǒng)治了埃及的托勒密一世(PtolemytheFirst)大力提倡學術,多方網(wǎng)羅人才,在亞歷山大里亞建立起一座空前宏偉的博物館和圖書館,使這里取代雅典,一躍而成為古代世界的學術文化中心,繁榮幾達千年之久!
希臘人的思想毫無疑問地受到了埃及和巴比倫的影響,但是他們創(chuàng)立的數(shù)學與前人的數(shù)學相比較,卻有著本質(zhì)的區(qū)別,其發(fā)展可分為雅典時期和亞歷山大時期兩個階段。
一、雅典時期(600B.C.-300B.C.)
這一時期始于泰勒斯(Thales)為首的伊奧尼亞學派(Ionians),其貢獻在于開創(chuàng)了命題的證明,為建立幾何的演繹體系邁出了第一步。稍后有畢達哥拉斯(Pythagoras)領導的學派,這是一個帶有神秘色彩的政治、宗教、哲學團體,以「萬物皆數(shù)」作為信條,將數(shù)學理論從具體的事物中抽象出來,予數(shù)學以特殊獨立的地位。
公元前480年以后,雅典成為希臘的政治、文化中心,各種學術思想在雅典爭奇斗妍,演說和辯論時有所見,在這種氣氛下,數(shù)學開始從個別學派閉塞的圍墻里跳出來,來到更廣闊的天地里。
埃利亞學派的芝諾(Zeno)提出四個著名的悖論(二分說、追龜說、飛箭靜止說、運動場問題),迫使哲學家和數(shù)學家深入思考無窮的問題。智人學派提出幾何作圖的三大問題:化圓為方、倍立方體、三等分任意角。希臘人的興趣在于從理論上去解決這些問題,是幾何學從實際應用向演繹體系靠攏的又一步。正因為三大問題不能用標尺解出,往往使研究者闖入未知的領域中,作出新的發(fā)現(xiàn):圓錐曲線就是最典型的例子;「化圓為方」問題亦導致了圓周率和窮竭法的探討。
哲學家柏拉圖(Plato)在雅典創(chuàng)辦著名的柏拉圖學園,培養(yǎng)了一大批數(shù)學家,成為早期畢氏學派和后來長期活躍的亞歷山大學派之間聯(lián)系的紐帶。歐多克斯(Eudoxus)是該學園最著名的人物之一,他創(chuàng)立了同時適用于可通約量及不可通約量的比例理論。柏拉圖的學生亞里士多德(Aristotle)是形式主義的奠基者,其邏輯思想為日后將幾何學整理在嚴密的邏輯體系之中開辟了道路。
二、亞歷山大時期(300B.C.-641A.D.)
這一階段以公元前30年羅馬帝國吞并希臘為分界,分為前后兩期。
亞歷山大前期出現(xiàn)了希臘數(shù)學的黃金時期,代表人物是名垂千古的三大幾何學家:歐幾里得(Euclid)、阿基米德(Archimedes)及阿波洛尼烏斯(Appollonius)。
歐幾里得總結(jié)古典希臘數(shù)學,用公理方法整理幾何學,寫成13卷《幾何原本》(Elements)。這部劃時代歷史巨著的意義在于它樹立了用公理法建立起演繹數(shù)學體系的最早典范。
阿基米德是古代最偉大的數(shù)學家、力學家和機械師。他將實驗的經(jīng)驗研究方法和幾何學的演繹推理方法有機地結(jié)合起來,使力學科學化,既有定性分析,又有定量計算。阿基米德在純數(shù)學領域涉及的范圍也很廣,其中一項重大貢獻是建立多種平面圖形面積和旋轉(zhuǎn)體體積的精密求積法,蘊含著微積分的思想。
亞歷山大圖書館館長埃拉托塞尼(Eratosthenes)也是這一時期有名望的學者。阿波洛尼烏斯的《圓錐曲線論》(ConicSections)把前輩所得到的圓錐曲線知識,予以嚴格的系統(tǒng)化,并做出新的貢獻,對17世紀數(shù)學的發(fā)展有著巨大的影響。
亞歷山大后期是在羅馬人統(tǒng)治下的時期,幸好希臘的文化傳統(tǒng)未被破壞,學者還可繼續(xù)研究,然而已沒有前期那種磅礡的氣勢。這時期出色的數(shù)學家有海倫(Heron)、托勒密(Plolemy)、丟番圖(Diophantus)和帕波斯(Pappus)。丟番圖的代數(shù)學在希臘數(shù)學中獨樹一幟;帕波斯的工作是前期學者研究成果的總結(jié)和補充。之后,希臘數(shù)學處于停滯狀態(tài)。
公元415年,女數(shù)學家,新柏拉圖學派的領袖希帕提婭(Hypatia)遭到基督徒的野蠻殺害。她的死標志著希臘文明的衰弱,亞歷山大里亞大學有創(chuàng)造力的日子也隨之一去不復返了。
公元529年,東羅馬帝國皇帝查士丁尼(Justinian)下令關閉雅典的學校,嚴禁研究和傳播數(shù)學,數(shù)學發(fā)展再次受到致命的打擊。
公元641年,阿拉伯人攻占亞歷山大里亞城,圖書館再度被焚(第一次是在公元前46年),希臘數(shù)學悠久燦爛的歷史,至此終結(jié)。
總括而言,希臘數(shù)學的成就是輝煌的,它為人類創(chuàng)造了巨大的精神財富,不論從數(shù)量還是從質(zhì)量來衡量,都是世界上首屈一指的。比希臘數(shù)學家取得具體成果更重要的是:希臘數(shù)學產(chǎn)生了數(shù)學精神,即數(shù)學證明的演繹推理方法。數(shù)學的抽象化以及自然界依數(shù)學方式設計的信念,為數(shù)學乃至科學的發(fā)展起了至關重要的作用。而由這一精神所產(chǎn)生的理性、確定性、永恒的不可抗拒的規(guī)律性等一系列思想,則在人類文化發(fā)展史上占據(jù)了重要的地位。
美索不達米亞的數(shù)學(MathematicsinMesopotamia)
亞洲西部的底格里斯河與幼發(fā)拉底河之間的兩河流域,古稱為「美索不達米亞」。公元前十九世紀,這里建立了巴比倫王國,孕育了巴比倫文明。
考古學家在十九世紀上半葉于美索不達米亞挖掘出大約50萬塊刻有楔形文字、跨躍巴比倫歷史許多時期的泥書板。其中有近400塊被鑒定為載有數(shù)字表和一批數(shù)學問題的純數(shù)學書板,現(xiàn)在關于巴比倫的數(shù)學知識就源于分析這些原始文獻。
算術
古代巴比倫人是具有高度計算技巧的計算家,其計算程序是借助乘法表、倒數(shù)表、平方表、立方表等數(shù)表來實現(xiàn)的。巴比倫人書寫數(shù)字的方法,更值得我們注意。他們引入了以60為基底的位值制(60進制),希臘人、歐洲人直到16世紀亦將這系統(tǒng)運用于數(shù)學計算和天文學計算中,直至現(xiàn)在60進制仍被應用于角度、時間等記錄上。
代數(shù)
巴比倫人有豐富的代數(shù)知識,許多泥書板中載有一次和二次方程的問題,他們解二次方程的過程與今天的配方法、公式法一致。此外,他們還討論了某些三次方程和含多個未知量的線性方程組問題。
在1900B.C.-1600B.C.年間的一塊泥板上(普林頓322號),記錄了一個數(shù)表,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其中有兩組數(shù)分別是邊長為整數(shù)的直角三角形斜邊邊長和一個直角邊邊長,由此推出另一個直角邊邊長,亦即得出不定方程的整數(shù)解。
幾何
巴比倫的幾何學與實際測量是有密切的聯(lián)系。他們已有相似三角形之對應邊成比例的知識,會計算簡單平面圖形的面積和簡單立體體積。我們現(xiàn)在把圓周分為360等分,也應歸功于古代巴比倫人。巴比倫幾何學的主要特征更在于它的代數(shù)性質(zhì)。例如,涉及平行于直角三角形一條邊的橫截線問題引出了二次方程;討論棱椎的平頭截體的體積時出現(xiàn)了三次方程。
古巴比倫的數(shù)學成就在早期文明中達到了極高的水平,但積累的知識僅僅是觀察和經(jīng)驗的結(jié)果,還缺乏理論上的依據(jù)。
羅馬和歐洲中世紀的數(shù)學(MathematicsinRomaandmedienalEurope)
羅馬人活躍于歷史舞臺上的時期大約從公元前七世紀至公元五世紀。他們在軍事上和政治上曾取得極大成功,在文化方面也頗有建樹,但他們的數(shù)學卻很落后,只有一些粗淺的算術和近似的幾何公式。著名的科學書籍有維特魯維尼斯的《建筑十書》(公元前14年)。書中比較注重處理數(shù)學問題,使用了建筑物的平面體和立視圖,可以看到畫法幾何的萌芽。此外,羅馬人對歷法改革也有一定的貢獻。
從西羅馬帝國滅亡(公元476年)到11世紀稱為歐洲的黑暗時期。西歐文化處于低潮,基督教的絕對統(tǒng)治嚴重地破壞了科學發(fā)展。這一時期只出現(xiàn)少數(shù)幾位熱心學術的學者和教士:殉道的羅馬公民博埃齊(Boethius),英國的教士學者比德(Bede)和阿爾克溫(Alcuin),著名的法國學者、教士熱爾拜爾(Gerbert)──他后來成了教皇西爾維斯特二世(PopeSylvesterII)。
十二世紀是數(shù)學史上的大翻譯時期,是知識傳播的世紀,由穆斯林保存下來的希臘科學和數(shù)學的經(jīng)典著作,以及阿拉伯學者寫的著作開始被大量翻譯為拉丁文,并傳入西歐。當時主要的傳播地點是西班牙和西西里,著名的翻譯家有巴思的英國修士阿德拉特(Adelard)、克雷莫納的格拉多(Gherardo)、切斯特的羅伯特(Robert)等等。
意大利的斐波那契(Fibonacci)是中世紀最杰出的數(shù)學家。他早年到各地旅游,經(jīng)比較后確認印度—阿拉伯數(shù)碼及其記數(shù)法在實用上最為優(yōu)越,回到家鄉(xiāng)后寫成《算盤書》(Liberabaci,1202)。這部書是講算術和初等代數(shù)的,雖說實質(zhì)上是獨立的研究,但也表現(xiàn)出受花拉子米(Al-knowarizmi)和阿布卡密耳(AbuKamil)的代數(shù)學的影響。這部書對印度─阿拉伯數(shù)碼的詳盡敘述和強列支持,是有助于將這些符號引進歐洲的。斐波那契的另兩部著作《實用幾何》(Practicageometriae,1220)和《象限儀書》(Liberquadratorum,1225)是專門討論幾何、三角學和不定分析,同樣是有獨創(chuàng)性的著作。
十四世紀相對地是數(shù)學上的不毛之地,這一時期最大的數(shù)學家是法國的N·奧雷斯姆(Oresme),在他的著作中,首次使用分數(shù)指數(shù),還提出用坐標表示點的位置和溫度的變化,出現(xiàn)了變量和函數(shù)的概念。他的工作影響到文藝復興后包括笛卡爾在內(nèi)的學者。
十二世紀后,歐洲各地出現(xiàn)了許多從原教會學�;A上轉(zhuǎn)變而來的大學。十三世紀上半葉,巴黎、牛津、劍橋、帕多瓦和那不勒斯等地的一些大學里,數(shù)學教育開始興起,這些大學成為后世數(shù)學發(fā)展的重要基地。
中美洲的數(shù)學(MathematicsinCentralAmerica)
古代美洲文明是世界文明的重要組成部份。公元前1000年左右,中美洲興起了瑪雅文化,公元300-900年間是瑪雅文化的全盛時期,之后便漸漸衰弱。對這里數(shù)學的了解,主要來自一些殘剩的瑪雅時代的石刻和幾種瑪雅文古抄本:德累斯頓抄本、馬德里抄本、巴黎抄本等。
早在公元最初的幾個世紀里,瑪雅人就創(chuàng)立了以地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)一周作為一年的「太陰歷」,比古代希臘、羅馬人的歷法還要精確。與此同時,瑪雅人創(chuàng)造了獨特的以20進位的位值制計數(shù)法。他們用三個符號「」、「」、「」分別表示1、5和0,別的數(shù)字就由這三個符號組合,例如1-19各個數(shù)字表示如下:
到了20則進位。瑪雅人加減法的運算比較簡單,與阿拉伯數(shù)碼的運算相同。對于乘除法運算,已發(fā)現(xiàn)的瑪雅文獻中還沒有見到有關的例子。
瑪雅人對形的認識,只能從瑪雅古建筑中體會到一些,這些古建筑從外形看都很整齊規(guī)范。
文藝復興時期的數(shù)學(MathematicsintheRenaissance)
十四至十六世紀在歐洲歷史上是從中世紀向近代過渡的時期,史稱文藝復興時期。中世紀束縛人們思想的宗教觀、神學和經(jīng)院哲學逐步被摧毀,出現(xiàn)了復興古代科學和藝術的文化運動。在自然科學方面,如哥倫布地理上的大發(fā)現(xiàn)、哥白尼的日心說、伽利略在數(shù)學物理上的創(chuàng)造發(fā)明等革命性事件相繼發(fā)生。
這一時期,在數(shù)學中首先發(fā)展起來的是透視法。藝術家們把描述現(xiàn)實世界作為繪畫的目標,研究如何把三維的現(xiàn)實世界繪制在二維的畫布上。他們研究繪畫的數(shù)學理論,建立了早期的數(shù)學透視法思想,這些工作成為十八世紀射影幾何的起點。其中最著名的代表人物有:意大利的達芬奇(LeonardodaVinci)、阿爾貝蒂(LeoneBattistaAlberti)、弗朗西斯卡(PierodellaFrancesca)、德國的丟勒(AlbrechtDurer)等。
文藝復興時期更出版了一批普及的算術書,內(nèi)容多是用于商業(yè)、稅收測量等方面的實用算術。印度─阿拉伯數(shù)碼的使用使算術運算日趨標準化。L·帕奇歐里(Pacioli)的《算術、幾何及比例性質(zhì)之摘要》(Summadearithmetica,geometrica,proportionietproportionalita,1494)是一本內(nèi)容全面的數(shù)學書;J·維德曼(Widman)的《商業(yè)速算法》(1489)中首次使用符號「+」和「-」表示加法和減法;A·里澤(Riese)于1522年出版的算術書多次再版,有廣泛的影響;斯蒂文(SimonStevin)的《論十進》(1585)系統(tǒng)闡述了十進分數(shù)的理論。
代數(shù)學在文藝復興時期獲得了重要發(fā)展。最杰出的成果是意大利學者所建立的三、四次方程的解法�?栠_諾在他的著作《大術》(Arsmagna,1545)中發(fā)表了三次方程的求根公式,但這一公式的發(fā)現(xiàn)實應歸功于另一學者塔爾塔利亞(Tartaglia)。四次方程的解法由卡爾達諾的學生費拉里(Ferrari)發(fā)現(xiàn),在《大術》中也有記載。稍后,邦貝利(Bombelli)在他的著作中闡述了三次方程不可約的情形,并使用了虛數(shù),還改進了當時流行的代數(shù)符號。
符號代數(shù)學的最終確立是由16世紀最著名的法國數(shù)學家韋達(Viete)完成的。他在前人工作的基礎上,于1591年出版了名著《分析方法入門》(Inartemanalyticamisagoge),對代數(shù)學加以系統(tǒng)的整理,并第一次自覺地使用字母來表示未知數(shù)和已知數(shù),使代數(shù)學的形式更抽象,應用更廣泛。韋達在他的另一部著作《論方程的識別與訂正》(Deaequationumrecognitioneetemendatione,1615)中,改進了三、四次方程的解法,還對n=2、3的情形,建立了方程根與系數(shù)之間的關系,現(xiàn)代稱之為韋達定理。
在文藝復興時期,三角學也獲得了較大的發(fā)展。德國數(shù)學家雷格蒙塔努斯(Regiomontanus)的《論各種三角形》(Detriangulisomnimodis)是歐洲第一部獨立于天文學的三角學著作。書中對平面三角和球面三角進行了系統(tǒng)的闡述,還有很精密的三角函數(shù)表。哥白尼的學生雷蒂庫斯(GeorgeJoachimRhaeticus)
文藝復興時期在文學、繪畫、建筑、天文學各領域都取得了巨大的成就。數(shù)學方面則主要是在中世紀大翻譯運動的基礎上,吸收希臘和阿拉伯的數(shù)學成果,從而建立了數(shù)學與科學技術的密切聯(lián)系,為下兩個世紀數(shù)學的大發(fā)展作了準備。
日本數(shù)學(MathematicsinJapan)
人類從何時才開始定居于日本列島,至今仍無定論。公元四世紀中葉,日本建立了第一個統(tǒng)一的國家。在十世紀以前,日本主要吸收外來的文化。中國、朝鮮和印度的文化對日本都有很大的影響,十世紀以后,真正的日本文化才發(fā)展起來。日本數(shù)學的繁榮則更晚,是十七世紀以后的事。
日本人把受西方數(shù)學影響以前,按自己的特點發(fā)展起來的數(shù)學叫和算,也算日本傳統(tǒng)數(shù)學。十七世紀后期至十九世紀中葉是和算的興盛時期。
和算在中國古代數(shù)學的影響下發(fā)展起來。公元六世紀始,中國的歷法和數(shù)學就直接或間接地(通過朝鮮)傳入日本,日本政府亦多次派留學生到中國唐朝學習數(shù)學。到八世紀初,日本已仿照隋唐時期的數(shù)學教育制度設立算學博士并采用《周髀算經(jīng)》、《九章算術》、《孫子算經(jīng)》、《綴術》等中國古算書作為教材,這是中國數(shù)學輸入日本的第一個時期。
十三至十七世紀,是中國數(shù)學傳入日本的第二個時期,《楊輝算法》、《算學啟蒙》、《算法統(tǒng)宗》等陸續(xù)傳入日本,對日本數(shù)學的發(fā)展有重要的影響。吉田光由的《塵劫記》(1627)使珠算術在日本迅速得到普及,其內(nèi)容與《算法統(tǒng)宗》極為相似,只是其中許多例題是根據(jù)日本的實際情況編寫的。這時期還有幾本著作是專門介紹和解釋《算學啟蒙》的。
十七世紀初,日本數(shù)學家開始寫出自己的著作,如毛利重能的《割算書》(1622)、今村知商的《豎亥錄》(1639)等。到十七世紀末期,通過關孝和等人的工作,逐漸形成了日本數(shù)學體系──和算。
關孝和在日本被尊為「算圣」,十七世紀末到十八世紀初,以他為核心形成一個學派﹝關流﹞,這一學派的主要成就是「點竄術」和「圓理」。「點竄術」是把由中國傳入的天文術改為筆算,并改進了算式的記法,是和算特有的筆算代數(shù)學�!笀A理」可看作是和算特有的數(shù)學分析。建部賢弘求得弧長的無窮級數(shù)表達式,又稱圓理公式。久留島義太推廣了圓理公式,發(fā)展了圓理的極數(shù)術(極值問題),并在西方數(shù)學家之前發(fā)現(xiàn)了歐拉函數(shù)和行列式展開定理。關氏學派的第四代大師安島直圓深入到微積分領域,提出一種求弧長的方法;又將此法推廣,形成二重積分,求出了兩相交圓柱公共部份的體積。晚期的關氏學派數(shù)學家和田寧進一步改進了圓理,使計算弧長、面積、體積等問題更加簡化,他使用的方法和現(xiàn)在積分法的原理相近。
除了關氏學派外,還有一些較小的學派。他們總結(jié)了和算中的各種幾何問題;深入研究了計算橢圓、球面等面積和體積的公式;探討了代數(shù)方程理論等等。
十九世紀中葉,日本政府采取了開國政策,西方數(shù)學大量傳入。明治維新時期,日本政府實行「和算廢止,洋算專用」政策,和算迅速衰廢(只有珠算沿用至今),同時開始了近代數(shù)學的研究。時至今日,日本已步入世界上數(shù)學研究先進國家的行列。
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