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聊聊代數之父,及波斯-阿拉伯人對現代科學萌發的曆史貢獻

(2025-06-08 22:24:00) 下一個

公元9世紀初,唐末時期,阿拔斯王朝的哈利發,馬蒙,在巴格達創辦了著名的智慧館(Bayt al-Hikmah),公認的自公元前3世紀亞曆山大博物館之後,世界最重要的學術機關。智慧館主要學術帶頭人之一的,波斯學者花拉子米(al-Khwārizmi,Abū Ja'far Muhammad IbnMūsā),是一位與我們今天的數字文明直接關聯,不可或缺的重量級曆史人物。

我最早接觸的英語技術單詞之一是algorithm。學會的第一門計算機語言是1960s誕生於歐洲的ALGOR-60。我有一本翻卷了頁的《英漢計算技術詞典》(當時國內的計算機專業的學名還是源自蘇聯的“計算技術”,老毛子純數學學霸排的鄙視鏈可見一斑),裏麵沒有半點關於algorithm詞源的知識。為了便於記住英語單詞的拚寫,我想當然地猜algorithm與arithmetic和logarithm都來自拉丁語,共享一個計算的詞根。後來讀了一點科技史的資料,才發現algorithm是花拉子米(al-Khwārizmi)的名字被拉丁化後的“algorism”的英語拚寫。

820年前後,在巴格達的智慧館,花拉子米編著了兩部傳世之作:《計算術》和《代數學》。《計算術》的阿拉伯文是Al-kitab al-?isāb al-hindī[(《印度算術書》The Book of Indian Computation),該書介紹了印度十進製符號和記數法,以及十進製的加減乘除和求根的算法。因為這本書正文的第一句是“花拉子米說”,所以在被翻譯成拉丁文時,書名就成了《花拉子米的印度計算法》,或簡稱《花拉子米》(algorithm)。

除了四則運算的法則,花拉子密還展示了如何求平方根和π。這些方法明確、機械規則、精準、因而易學、運算效率高、結果可靠。經過三、四百年的時間,印度-阿拉伯數字和十進製計算方法逐漸被歐洲人采用,他們就以《計算術》作者的拉丁名algorism,來稱呼這一套舶來的十進製運算係統。

Algorism再譯成英文就成了Algorithm,它今天的詞義就是計算機科學的基礎:算法。嚴格地講,計算機算法的科學定義還要再等一千多年,由圖靈在1936年確定,人類從此才對原來隻有直覺印象的算法有了徹底深刻的理解。

花拉子米的另一部著作更偉大,至少從數學史觀來看,那就是Al-kitāb al-?abr waal-muqābalaThe Book on Calculation by Completion and Balancing),書名中al-?abr(或者al-Jabr)的拉丁拚法就是Algebra,漢譯《代數學》。這本書奠定了花拉子米的“代數之父”的地位。

早在四千年前,古巴比倫的抄寫員就已經記載了今天被稱為二次方程求解的方法。在《幾何原本》的第二卷中,歐幾裏得對這種問題也給出了求解方法。但是一直要等到花拉子米的工作出現,代數學才真正成為一門單獨的學科。《代數學》曆史上首次係統地討論了二次方程的處理方法。在隨後的幾個世紀裏,阿拉伯學者們將代數學的工作推廣到線性方程組的求解、一些特殊形式的高次方程求解,以及對多項式方程逼近的一般辦法。

花拉子密依舊采用文字敘述的方式來表達方程,與古印度、古中國的數學家一樣。未知數是單詞,方程是句子,問題是段落。但在1200年前後,《代數學》傳入歐洲後不久,代數中方程的表達就符號化了,變得越發抽象和強有力。再後來,符號化的代數與幾何學相結合,產生了一個更加強大的混合體——解析幾何。解析幾何引出了一係列新曲線,對這些曲線的研究又帶來了微分學。從這段數學發展史來看,我們是否可以說,阿拉伯代數是微積分的曙光?

網友們喜歡爭論中醫的科學價值。我認為古醫學著作今天隻有曆史意義,其科學價值隨時間趨於零。而數學是永恒的。

早期的數學通史很少提及東方文獻。對阿拉伯語數學文獻的重視程度是隨著時間而增長的。1888年初版的鮑爾(Rouse Ball)的《數學簡史》(A Short Account of History of Mathematics)中把阿拉伯數學列為一章,印度數學隻是這一章中的一節,這是為了阿拉伯數學做鋪墊的。鮑爾把花拉子米的英文名字翻譯為Alkarismi。早期數學史著作壓根都不提中國數學。

阿拉伯學界也是恨鐵不成鋼,追問為什麽阿拉伯世界隻是一個二傳手,沒能趕上現代科學的大潮。這個問題之於阿拉伯知識分子,猶如李約瑟之問之於中國知識分子。

下麵是BBC “Ideas”欄目講algorithm的故事的短片。

 

 

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