浅谈中国古代数学文化

浅谈中国古代数学文化

摘要：在悠久灿烂的中国古代文化中，数学文化是其中一朵绚丽的奇葩。数学不仅是中国古代实用科学的基石，而且含有神秘的文化色彩，有着深厚的文化积淀，它渗透在中国的各个领域，是中华文化不可缺少的一部分。

关键词：中国古代数学；周易；数字文化

一、中国古代数学的发展

在古代世界四大文明中，中国数学持续繁荣时期最为长久。从公元前后至公元14世纪，中国古典数学先后经历了三次发展高潮，即两汉时期、晋南北朝时期和宋元时期，并在宋元时期达到顶峰。

与以证明定理为中心的希腊古典数学不同，中国古代数学是以创造算法特别是各种解方程的算法为主线。从线性方程组到高次多项式方程，乃至不定方程，中国古代数学家创造了一系列先进的算法(中国数学家称之为“术”)，他们用这些算法去求解相应类型的代数方程，从而解决导致这些方程的各种各样的科学和实际问题。特别是，几何问题也归结为代数方程，然后用程式化的算法来求解。因此，中国古代数学具有明显的算法化、机械化的特征。

中国是一个对于“数”这种概念异常重视的国度，对于数的重视，促使中国古代数学在世界上曾长期处于领先地位。起码在夏商时代，中国即创造和使用了十进位制。在传说中，有“黄帝为法，数有十等”的记载。在《尚书》中，每见“亿兆”、“兆民”等词。在甲骨文中，也有个位、百位、千位、万位的记录。这说明，中国早在四五千年前即已使用十进位值制。与此相比，直至12世纪，欧洲所使用的是仍然为既不便于思维、也不便于运算的罗马计数法。古巴比伦人和中美洲的玛雅人虽然也采用了位值制，但巴比伦人采用的是六十进位，玛雅人采用的是二十进位。印度于公元6世纪开始采用十进位值制，是受中国文化影响而产生的。位值制数码为阿拉伯数码的前身。因此，约瑟说:“西方后来所习见的‘印度数字’的背后，位值制早已在中国存在两千年了。”“如果没有这种十进位制，就几乎不可能出现我们现在这个统一化的世界。”

直至宋元时代，中国的数学在众多方面都走在世界的前列。在北宋之时，数学家贾宪提出了“开平方作法本源图”，比法国数学家巴斯卡提出同样的成果早600多年。宋元之交，即在13世纪下半叶几十年时间里，就涌现了九韶、冶、辉、朱世杰等四位杰出数学家。他

们的著作被称为“宋元算书”，一直流传至今。其中，九韶的《数书九章》在高次方程的数值解法(即被称为“九韶程序”)和“联立一次同余式”(即被称为“大衍求一术”)的解法这两个方面取得了卓越成就。九韶所创立的高次方程求值法，在欧洲，直至1804年与1819年才分别由意大利人鲁菲尼和美国人霍纳提出，比九韶要晚500余年。他的“大衍求一术”在欧洲是由大数学家欧拉于1734年和高斯于1801年完成的。在数学上，“大衍求一术”被称为“中国剩余定理”。19世纪中叶传到西方时，德国数学家康托称赞说，九韶是“最幸运的人”;美国科学史专家萨顿说:“他那个民族，他那个时代，并且是所有时代最伟大的数学家之一。”冶的《测圆海镜》和《益古演段》两书，对用代数方法列方程的研究有重要影响，并为数学向更高层次发展准备了条件。元初数学家世杰的《四元宝鉴》，应用“天元术”，即根据问题所给出的条件，运用未知数的方程的普遍方法来解多元高次方程组。这种方法，在欧洲直至16世纪才开始起步进行研究。这些数学成就都比欧洲早了几百年，奠定了中国数学在宋元时代的领先地位。

二、周易之于中国古代数学

《周易》向来被称为中国群经之首，它是中华文化的根基，是打开中国文化“大门”的一把钥匙，它塑造形成了中国文化最根本的精神结构、价值观念和思维方式，决定了后者的发展趋向。

中国古代数学是在中国古代文化的土壤中生长出来的，是中国传统文化的一个有机组成部分，其思维方式和理论特征是与整个传统文化一脉相承的。《周易》这部古老的典籍，作为中国传统文化的母基，流传近三千年，长期以来，成为古代知识分子用来观察和解释世界的理论依据，在中国古人的精神空间中占据了举足轻重的地位，其特殊的思维方式直接影响着中国古代数学的思维方式，各种类型的神秘主义思想以其强大的精神力量深刻地支配着中国古代数学哲学的形成和走向，对数学的发展起着决定性的作用。

1. 《周易》思维方式上对中国古代数学思维的影响

1）《周易》侧重于经验直观，不注重理论抽象。由此导引着中国古代数学从思维方式上把重点放在对经验的总结和对现象的描述上，不注重探究现象背后的原因，导致中国传统文化里缺乏推演的精神和逻辑的精神。

易学在我国源远流长，几乎与我们中华民族的历史同时起步，《易传·系辞下》曰:“古者包牺氏之王天下也，仰则观象于天，俯则观法于地，观鸟盖之文，与地之宜，近取诸身，远取诸物，于是始作八卦，以通神明之德，以类万物之情”。所谓包牺氏，就是伏羲。从这几句话中不难看到，伏羲创作八卦的主要途径是“仰观俯察”。观察是伏羲制作八卦的前提。观察是直觉反映，是对自然的认识，这充分说明了八卦的产生是古代先祖在社会实践中，通过观察天地万物、人类自身并加以模拟的结果，正因为如此，中国古代数学绝大部分处于经验形态水平上，“许多数学著作以《周易》为本，如徽《九章算术注》序中有:‘昔日包牺氏始画八卦，以通神明之德，以类万物之情，作九九之术以合六交之变。既于黄帝神而化之，引而伸之，于是建历纪，协律吕，用稽道原，然而两仪四象精微之气可得而效焉’。在九韶的《数书九章》一书中，‘奢卦发微’成为数学课题之一。

2）《周易》的这种思维方式还导致中国古代数学形成了推理和证明过程中的寓理于算、不证自明的直觉思维和非逻辑成分，以及思维方式的模糊性。典型的例子如:爽用勾股圆方图对勾股定理及若干勾股恒等式所作的论说，他仅用了短短五百字和六附图，就“简练地总结了后汉时期勾股算术的辉煌成就。不但勾股定理和其他关于勾股弦的恒等式获得了相当严格的证明，并且对二次方程解法提供了新的意见。’徽借助于面积和体积的图解对开平方和开立方的说明，徽运用割补法对整勾股数公式的论证，祖眼利用八分之一牟合方对球体公式的阐说，梅文鼎借鳖蠕而论球面三角形的边角关系，明安图创割圆密率捷法，运用几何方法对初等函数级数展开的研究。“还有《九章算术》全书只有问题和解法，而没有理论证明，书中有些结果还比较粗疏’。此外，爽在注《周肆算经》时从一个正方形出发，不断分割出19个几何命题。这种研究方法显然是受了《周易》“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦”的影响。“天人合一”思想容易造成数学研究者的思维定势，使他们研究数学问题时，始终跳不出《周易》的思维模式。

3）《周易》侧重于模式推理而不注重命题推理，导致中国古代数学思维模式缺乏必要的抽象，难以形成一种研究数学的有效思维方式。即中国古代数学中求“理”的方法，只有归纳法而缺乏推演法。所谓命题推理，就是从一个初始命题出发，按照一定的形式规则，推出一些新的命题，这种推理明确而严密，西方哲学家和科学家都普遍使用这种推理形式建构自己的理论。所谓模式推理，就是从一种基本模式出发，按照一定的原则，把有关对象放在这一模式中进行推理。《周易》64卦，就是64个推导模式。受这种思维方式的影响，在中国传统文化中，数学的价值观念则是技艺实用而非理性思辩。受《周易》思维形式的影响，