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中國數學曆史上就落後西方一千年

(2018-05-28 21:02:00) 下一個

最近對於“為什麽現代科技沒有在中國產生”這個問題產生了興趣。於是做了一些粗淺的資料搜尋和梳理,發現一個令我大吃一驚的結論。

當然,這隻是對我而言大吃一驚,其實已經有人專門做了研究,稍等一會兒就會提到。

我印象當中,或者說我所接受的教育,告訴我們中國的數學之前是很發達的,比如楊輝三角(1250年代)比帕斯卡(1650年代)早發現了四百年,祖衝之發現的圓周率(450年代)比西方早一千年,其它還有著名的中國餘數定理,等等。這種先進隻是到了近代(明清)之後才因為閉關鎖國而落後了。

其實不然。

先抄幾段香港中文大學中國文化研究所所長陳方正先生發表在《二十一世紀評論》1997年11月一篇題為《為什麽現代科學出現於西方?》的文章:

“縱觀西方精確科學的發展,我們首先會感到震驚的,就是它之悠久。我們 最早的數書《九章算術》時期不會超過漢代,它比埃及、巴比倫的數學文獻晚了1,500年左右,而在發展程度上隻不過是大體相若而已:《九章算術》所用的圓周率仍然是極粗略的3,而高次方程的解還未出現。中國古代文獻中有關天文的零碎片段,例如甲骨文中所出現的星座名稱,最早不過是晚商,即1400B.C.以後;而具有實測數據的最早著作如《周髀算經》則是西漢成書的,那比諸巴比倫的泥版記錄也同樣晚了1,500年。

當然,中國可能有些早期科學典籍失傳,例如戰國時期的《石申天文》和《天文星占》就往往被提到,因此上述差距隻是粗略估計。但它的誤差不可能太大,因為第一,最近國內的大量出土文獻並沒有這方麵的重要新發現;況且,焚書以社會和政治論述為主,科學所受影響應當較少。其次,在現存典籍中,並沒有散佚科學傳統的痕i:除了像《墨子》那些片段之外,我們找不到許多古代有關科學或者科學家的記載。這比之於希臘早期(650-450B.C.)發展雖然缺乏原始文獻,但卻有後代詳細記載描述,是全然不同的。

這1,500年的起點差距是中國和西方科學發展第一個大差異。為甚麼會有這差異?答案也許在於,目前已知的最早中國文字是大約1400B.C.以後出現的甲骨文,它比出現於3000B.C.左右的埃及象形文字和蘇末楔形文字恰恰晚了1,500年。文字發展較遲,也許是原因之一吧。”

這篇文章提供了簡略但足夠的證據,有力的說明了一個讓我吃驚的觀點:曆史上中國的數學和西方相比,一直是落後的。按陳的說法,是1500年。

至於為什麽,這篇文章也給出了一個很合理的答案,那就是中國文字的產生也落後了古埃及一千多年。當然還有其它原因,這篇小文章就不涉及了。有興趣的可以參看《人類簡史》裏對於歐洲現代科技產生和發展的討論。

於是就我能查到的資料,做了一個東西方數學發展的簡表,到公元三世紀就截止了,因為後麵都不需要再做比較。表格如下:

年代

西方數學紀事

中國數學紀事

前1890

古埃及Moscow papyrus(1)

 

前1800

古巴比倫 Strassburg tablet (2)

The Plimpton 322 tablet(3)

古埃及 Berlin Papyrus 6619 (4)

 

前1650 或前1550

古埃及The Rhind Papyrus (5)

 

前十一世紀(?)

 

《周髀算經》(6)

前800

古印度Baudhayana Sulba Sutra (7)

 

前600-300

古希臘 (8)

 

前387

柏拉圖學院(9)

 

約公元前367-前283年

埃及托勒密一世始建亞曆山大圖書館 (10)

 

前300

歐幾裏德《幾何原本》(11)

 

前213-前212

 

秦始皇焚書坑儒(12)

前200年-100年

 

《九章算術》(13)

約200

丟番圖Diophantus《算術》(14)

《孫子算經》,劉徽《海島算經》(15)

 

(1)半球麵積近似公式,視錐體體積公式(wiki “Moscow papyrus”條)

(2)代數起源 (wiki “Strassburg tablet”條)

(3) 勾股定理雛形(wiki “Plimpton 322”條)

(4)一個特殊方程組的解 (wiki “Berlin Papyrus 6619”條,“Timeline of algebra”條)

(5)87道數學題,包括算術,代數,幾何,圓周率的近似值,算術序列和幾何序列 ,數學內容已經相當豐富。(wiki “Rhind Mathematical Papyrus”條)

(6)成書時間大約在公元前一世紀西漢末年,內容涉及周公時期(公元前1050年代)周公和商高的對話,提到勾股定理。這是已知中國最早的數學專著。

(7)勾股定理,圓麵積估計,2的平方根估計。 (wiki “Baudhayana sutras”條)

(8)這是數學曆史的一個黃金時代,泰勒斯(Thales,624–548 BC)被稱為是第一個真正意義上的數學家,邏輯和證明始於此時。稍後的畢達哥拉斯(Pythagoras,580–500 BC)據說已經發現了歐幾裏德《幾何原本》裏的大部分內容,包括對勾股定理的第一個證明,同時發現無理數。他倆都在古埃及和古巴比倫長期曆遊,可以想見他們的數學站在了後者的肩上。(wiki “Greek mathematics”條)

(9)雅典成為世界數學中心,並產生了兩位著名的學生,尤多索斯(Eudoxus,408–c.355 BC)和亞裏斯多德(Aristotle,384–c.322 BC)。前者發現窮舉法,現代積分的雛形。後者對邏輯學的發展有重要貢獻。(wiki “Greek mathematics”條)

(10)收羅前400-前300間所有能收集到的書籍,浩浩蕩蕩有近40萬卷。(wiki “Library of Alexandria”條)

(11) 這本書被稱為是幾何學的聖經,對後世產生的影響極其深遠,故單列。

(12)“六藝從此缺焉”。六藝,禮、樂、射、禦、書、數,最後一項應該就是數學(算術)。列此條,和前麵亞曆山大圖書館的建立做比較。

(13) 主要內容有:對自然數、分數、正負數以及一些特殊無理數給予一定的論述(基本上具備實數係統的雛形),比例與盈虧算法,若幹麵積算法,勾股計算,平方術立開方術和線性方程組的解法。有許多數學問題是世界上記載最早的。(維基“九章算術”條)秦漢時期張蒼對本書有增補和整理。(維基“張蒼”條)

(14)代數學創始人。把代數從古希臘幾何陰影中解放出來。

(15)《孫子算經》作者不詳,出書年代不詳(估計在南北朝)。裏麵提到著名的孫子定理,但隻是以一個例子的形式出現。“雞兔同籠”出於此。劉徽對《九章算術》作注,對圓周率有更精確的估計,他的《海島算經》使“中國在數學測量學的成就,超越西方約一千年”。(維基“孫子算經“,“海島算經“條)

 

 

從這個表格中可以清晰地看出,古巴比倫和古埃及對數學的研究領先中國至少八百年(假設《周髀算經》裏提到周公不是偽托),到了古希臘柏拉圖時期,西方的數學發展已經遠遠超過中國。到歐幾裏德的《幾何原本》和丟番圖的《算術》,數學裏的幾何代數兩大分支已經基本成型了。

西方公元前300至前200可以算是一個數學的黃金時代,中間產生了阿基米德(被稱為古代最偉大數學家),阿波羅尼斯(圓錐曲線),埃拉托斯特尼(篩法)這些著名的人物。公元後250至350是一個數學白銀時代(wiki “History of Mathematics”條)。

羅馬時期純數學沒有啥發展,但應用數學方麵有進展。然後就是文藝複興時期,這就不用多說了。

反觀中國的數學曆史,精力集中在算法上,有些有趣的發現也是基於各種算法,這個傳統一直到明朝,見附圖。

按照wiki說法,中國的數學發展相當獨立。這是事實,但另一個現狀是中國的數學發展比較閉塞,和同時代世界先進水平相比落後很多。如果說公元前後西方的數學在高中,文藝複興後是大學,那麽中國的數學總體上還徘徊在小學水平,要說對世界的數學貢獻基本微不足道。

 

參考資料

陳方正《為什麽現代科學出現於西方?》,《二十一世紀評論》1997年11月

Wiki “History of Mathematics”等詞條

維基“算經十書”等詞條

附圖《十九世紀前中國數學著作簡表》:

後記:

寫完此文之後又查了一些網上的資料,發現陳方正先生在2009年出版了《繼承與叛逆》一書,對這個問題應該有了詳細的解答。餘英時為此書作的序網上能找到。

http://blog.sciencenet.cn/blog-626289-805889.html

這個序寫得非常好,也不是那麽長。我就不囉嗦為這個序做介紹了。

陳先生的《繼承和叛逆》,如果再加上其他文獻,比如《人類簡史》等,那個著名的“李約瑟難題”應該被終結了。

“為什麽中國沒有產生現代意義上的科學”,或者,更合適的問題是“為什麽西方會產生現代意義上的科學”,這兩個問題我覺得是已經很完整地被回答了。那麽然後呢?

我覺得承認落後,哪怕落後一千年,都沒什麽大問題,重要的是現在怎麽辦。

首先,我認為近百年來中國人(包括華裔),至少在數學上,對全世界的貢獻遠超之前兩千年,象陳省身,邱成侗,華羅庚,張益堂等等,都有引人矚目的成就,所以,作為人種,中國人沒啥大問題。

其次,我們應該給予西方幾千年的數學科學,尤其是科學傳統,足夠的尊重,切不可在某一方麵領先了,就瞧不起人家,自覺馬上就要當世界老大了,失了學習的勁頭。

韜光養晦,悶頭學習,當然不是卑躬屈膝,舉手投降,該保衛自身利益的還是要保衛,該自豪的也要自豪。

至於如何學習,那是另外一個問題,這裏就不談了。這篇剛發表不久的文章可以作為參考看看:和美國相比 中國科技到底是巨弱還是強悍?

 

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評論
LingYuan 回複 悄悄話 把事情弄複雜了,幾句話就應該說明白的問題,用500多頁書來說,就是沒弄清事情的本原。

如果承認數學是科學的基礎的話,那麽在中文的文化範圍裏,沒能產生數學符號是中國沒能產生近代科學的原因。
再追根的話,就是科舉考試的內容(注意 不是科舉考試這種形式)致使數學沒有符號化。

進一步辯明一下。在眾說紛紜的情況下,鑒別那個是對哪個是非,有一簡單的方法,稱為occam' razor. 就是哪個解釋最簡單,哪個就是對的。

看看所有科學的領域,確實是這樣。大千世界萬物的運動錯綜複雜,牛頓隻有3個定律,充其不過半頁紙就說清楚了。電磁現象,一套Maxwell 公式就行了,量子物理,也就是幾個公式。相對論,充其不過幾頁紙。為什麽日心說被接受呢,不是地心說不能解釋很多現象,而是日心說更簡單明了。

真理具有簡明性。無需複雜的解釋就能闡明,前提是揭示了其根本。
一劍飄塵 回複 悄悄話 好文章!
大叔一枚 回複 悄悄話 回複 'billzhhchen' 的評論 :

大概中國以外所有先進的科學技術都可以被稱為“西方”,都在中國的西方,並不特指現在的“西方國家”。

當然你質問得也很有道理。這裏的“西方”用得有點模糊。要理清也是可以,就是說起來比較羅嗦。
billzhhchen 回複 悄悄話 埃及和印度什麽時候成西方國家了?
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