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元朝数学天才贯穿古今最杰出的数学科学家

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朱世杰(13世纪末到14世纪初),元朝杰出的数学科学家,也是中国古代最伟大的数学家.
字汉卿,号松庭,燕山(今北京附近)人,生卒年不详.元统一中国后,他曾以数学家的身份周游各地20余年,向他求学的人很多,他到广陵(今扬州)时"踵门而学者云集".他全面继承了前人数学成果,既吸收了北方的天元术,又吸收了南方的正负开方术、各种日用算法及通俗歌诀,在此基础上进行了创造性的研究,写成以总结和普及当时各种数学知识为宗旨的《算学启蒙》(3卷),又写成四元术的代表作--《四元玉鉴》(3卷),先后于:元成宗大德三年1299年和大德七年1303年刊印。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ]
《算学启蒙》由浅入深,从一位数乘法开始,一直讲到当时的最新数学成果――天元术,形成一个完整体系.书中明确提出正负数乘法法则,给出倒数的概念和基本性质,概括出若干新的乘法公式和根式运算法则,总结了若干乘除捷算口诀,并把设辅助未知数的方法用于解线性方程组.
《四元玉鉴》的主要内容是四元术,即多元高次方程组的建立和求解方法.秦九韶的高次方程数值解法和李冶的天元术都被包含在内.朱世杰的主要贡献是创造了一套完整的消未知数方法,称为四元消法.这种方法在世界上长期处于领先地位,直到18世纪,法国数学家贝祖(Bezout)提出一般的高次方程组解法,才超过朱世杰.除了四元术以外,《四元玉鉴》中还有两项重要成就,即创立了一般的高阶等差级数求和公式及等间距四次内插法公式,后者通常称为招差术.此书代表着宋元数学的最高水平!美国科学史家萨顿(G.Sarton)称赞它说:“《四元玉鉴》是中国数学著作中最重要的,同时也是中世纪最杰出的数学著作之一。它是世界数学宝库中不可多得的瑰宝。” 朱世杰处于中国传统数学发展的鼎盛时期.当时社会上"尊崇算学,科目渐兴",数学著作广为传播.在宋元时期的数学群英中,朱世杰的工作具有特殊重要的意义.如果把诸多数学家比作群山,则朱世杰是最高大、最雄伟的山峰.站在朱世杰数学思想的高度俯嫩传统数学,会有"一览众山小"之感.
朱世杰工作的意义就在于总结了宋元数学,使之在理论上达到新的高度.这主要表现在以下三个领域. 首先是方程理论.在列方程方面,蒋周的演段法为天元术作了准备工作,他已具有寻找等值多项式的思想,洞渊马与信道是天元术的先驱,但他们推导方程仍受几何思维的束缚,李冶基本上摆脱了这种束缚,总结出一套固定的天元术程序,使天元术进入成熟阶段.在解方程方面,贾宪给出增乘开方法,刘益则用正负开方术求出四次方程正根,秦九韶在此基础上解决了高次方程的数值解法问题.至此,一元高次方程的建立和求解都已实现.而线性方程组古已有之,所以具备了多元高次方程组产生的条件.李德载的二元术和刘大鉴的三元术相继出现,朱世杰的四元术正是对二元术、三元术的总结与提高.由于四元已把常数项的上下左右占满,方程理论发展到这里,显然就告一段落了.从方程种类看,天元术产生之前的方程都是整式方程.从洞渊到李冶,分式方程逐渐得到发展.而朱世杰,则突破了有理式的限制,开始处理无理方程. 其次是高阶等差级数的研究.沈括的隙积术开研究高阶等差级数之先河,杨辉给出包括隙积术在内的一系列二阶等差级数求和公式.朱世杰则在此基础上依次研究了二阶、三阶、四阶乃至五阶等差级数的求和问题,从而发现其规律,掌握了三角垛统一公式.他还发现了垛积木与内插法的内在联系,利用垛积公式给出规范的四次内插公式. 第三是几何学的研究.宋代以前,几何研究离不开勾股和面积、体积.蒋周的《益古集》也是以面积问题为研究对象的.李冶开始注意到圆城因式中各元素的关系,得到一些定理,但未能推广到更一般的情形.朱世杰不仅总结了前人的勾股及求积理论,而且在李冶思想的基础上更进一步,深入研究了勾股形内及圆内各几何元素的数量关系,发现了两个重要定理--射影定理和弦幂定理.他在立体几何中也开始注意到图形内各元素的关系.朱世杰的工作,使得几何研究的对象由图形整体深入到图形内部,体现了数学思想的进步.
清人罗士琳认为:“汉卿在宋元间,与秦道古(即秦九韶)、李仁卿可称鼎足而三。道古正负开方,汉卿天元如积皆足上下千古,汉卿又兼包众有,充类尽量,神而明之,尤超越乎秦、李之上”。清代数学家王鉴也说:“朱松庭先生兼秦、李之所长,成一家之著作”。
美国已故的著名的科学史家萨顿是这样评说朱世杰的:“(朱世杰)是中华民族的、他所生活的时代的、同时也是贯穿古今的一位最杰出的数学科学家。”
自朱世杰之后,我国这种在数学上高度发展的局面不但没有保持发展下去,反而很多成就在明清一段时期内失传。这实在是科学史上的一件憾事。  



1楼2010-05-05 23:17回复


    2楼2010-05-06 08:06
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      2025-08-18 08:25:16
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      其实吧 蒙古人 除了杀人多一点 在文化上是没有破坏的 由于其有强大的扩张意识所以那个时代到时更加具有开放性 但是后果就是 汉人很快就推翻了他们 于是满足人就吸取了他们的经验教训 从 文化上下手


      IP属地:四川3楼2010-05-06 13:42
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        元明易代对数学的影响
        我国著名数学史专家李俨在其著作《中国算学史》中说:“近晚期算学,自明初至清初,约公元1367年迄1750年,前后凡四百年,此期算学虽继承宋金元之盛,以公家考试制度久已废止,民间算学大师又继起无人,是称中算沉寂时期。”
          著名数学史专家钱宝琮在其著作《中国数学史》中说:“明代中叶以后出版了很多商人所写的珠算读本,这些珠算书中虽保存了一些《九章算术》问题,对比较高深的宋元数学只能付之阙如,中国古代传统数学到明代几乎失传。”
          梁宗巨在《世界数学史简编》中更是说:“自古以来,我国就是一个数学的先进国家……但是朱世杰之后,我国数学突然出现中断的现象,从朱世杰到明程大位的三个世纪,没有重要的创作。”
           晚明时代,徐光启也认识到明朝数学衰落的可悲现实,因此批判道:“算术之学特废以近代数百年间耳。废之原有二:其一为名理之儒土苴天下之实事,其一为妖妄之术谬言数有神理。”由于他的认识不能超出他的时代,因此他没有意识到朱明文化黑暗统治才是“算术之学特废以近代数百年间”的根本原因!
        再来看天文学。
        元朝中国不仅拥有当时世界最先进的历法——《授时历》,以365.2425天为一年,和实际地球绕太阳一周的周期只差二十六秒;与世界所用格里高里历一年周期相同;更拥有当时世界最先进的天文仪器——郭守敬制造的简仪、候极仪、玲珑仪、浑天象仪等十三种仪器,机巧精密胜过前代,《大英百科全书》里记载郭守敬所制简仪等仪器要比丹麦天文家第谷所发明同样仪器早三百年。明人徐光启的奏折里也对元朝郭守敬的《授时历》做了不遗余力的赞美:“乃守敬之法,三百年来,世共推归,以为度越前代。”
        当郭守敬逝世三百年后,意大利传教士利玛窦在南京看到明初从北京运到南京的郭守敬天文仪器,不禁赞叹说:“其规模和设计的精美远远超过曾在欧洲所曾看到和知道的任何这类东西。这些仪器虽经受了二百五十年的雨、雪和天气变化的考验,却丝毫无损于它原有的光荣。” 但是由于南京与北京的地理纬度不同,所以元大都的仪器不适合在南京使用。利玛窦因此嘲笑明人说:“至于日晷,他们知道它从赤道而得名,但还没学会怎样依照纬度的变化摆正日晷。”
        由利玛窦的话,可以看出天文科学在明朝时代遭遇了可耻的倒退。这一现象更为清楚的证据是李之藻对于利玛窦所带来的西洋天文仪器的高度赞美:“观其所制窥天窥日之器,种技精绝,即使郭守敬诸人而在,未或测其皮肤,又况见在台监诸臣,刻漏尘封,星台迹断,晷堂方案,尚不知为何物者,宁可与之同日而论,同事而较也。”
        然而,元朝这么先进的天文科学为什么在明朝得不到发展,反而迅速衰落了?
        事实上,竺可桢早先也提出了这一问题:“我们天文学从两汉经唐宋元各时代统代有进步,为什么到明朝却会墨守旧法,停顿下来呢?”
        他自己对这一问题的回答是“大概明朝提倡理学,以八股文取士,使一般知识分子统把时间化在玄而又玄的八股文上,是一个大原因。”
        竺可桢的回答应该说确实道破了个中一个重大原因,然而,却还不是更重要的原因!
        事实上,明朝建立以后,不仅律令禁止民间学习和传授天文,更将其禁令扩展到整个天文学领域,尤其是禁止私习历法。研制新历,改革旧历,历来是推动中国古代天文学向前发展的一个动力,而全面禁学天文的做法,则断 绝了天文人才的广大来源,毁弃了天文学发展的群众基础,从而导致中国天 文学发展出现低谷。这一愚昧的禁令,早在朱明流氓文化早期兴起时就渐露端倪,《明太祖实录》卷十六里记载了朱元璋割据自雄时无端杀害民间天文人士的历史——“宁越有女子鲁氏,自言能通天文,诳说灾异,惑众。上以为乱民,命戮于市。”


        5楼2010-05-06 15:44
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          再让我们来看看《天工开物》的作者宋应星这位明朝一流大学者的水准,此公居然认为欧洲人带来的地圆说是诬天怪论,严词批判说:“西人以地形为圆球,虚悬于中,凡物四面蚁附,且以玛八作之人与中华之人足行相抵。天体受诬,又酷于宣夜与周髀矣。夫阳气从下而升,时至寅卯,薰聚东方,凝而成日。登日观而望之,初岂有日形哉?”
          居然否认太阳作为恒星的存在,认为是阳气“凝而成日”,此公实在很强。


          6楼2010-05-06 15:46
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            元代的最大功绩就是废科举。知识分子开始关心他们从来不屑去关心的歌曲和算术
            元朝亡国的原因也是废科举。很多人造反也是这个原因。
            元人管理方式远不如清代高压,手段也没有清具有欺骗性。


            7楼2010-05-06 15:48
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              回复:7楼
                 元代灭亡和废除科举没有任何关系。 事实上,元朝不但确立了儒户制度,还恢复了科举。 甚至元朝灭亡时,大量的汉族进士为之死节。


              8楼2010-05-06 15:56
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                爆吧靠得是技术……


                15楼2010-12-03 19:59
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                  2025-08-18 08:19:16
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                  16楼2010-12-05 09:28
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                       居然否认太阳作为恒星的存在,认为是阳气“凝而成日”,此公实在很强。
                    =======================================
                    亚里士多德的谬论更多。元朝时候没人提日心说而已


                    IP属地:上海17楼2010-12-15 16:25
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