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【看邮票说数学的大历史II】- 文化脉络中的数学 07

以下视频自单维彰教授Youtube账户

已经得到单老师授权许可, 这里表示诚挚的感谢!!

编辑|设计: 李想

 

单维彰教授, 美国宾州州立大学博士, 台湾的中央大学师资培育中心与数学系合聘副教授. 

"我以中国式的知识份子为己任"

「从阿拉伯到中国数学

阿拉伯 - 欧洲 - 中国

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伊斯兰黄金时代

左边这张邮票在庆祝比鲁尼(Al-Biruni)诞生一千年的国际研讨会。当然十进位的演算法、直式的加减乘除、印度数目字的一些转换,都是Al-Biruni的贡献。可以看见伊斯兰教的人常常名字前面都有Al开头。在西元一千两百年的时,一个叫Al开头的人写了一本书,那是目前整个阿拉伯的文明,继承希腊之后能够超过希腊的最高点。那一本书开始用符号当做代表数做计算,写成类似今天多项式的样子,代数学algebra 也从那边开始。

右边是阿拉伯数学家阿尔.卡西(Al-Kashani), 他著《算术之钥》,涉及算数学, 代数学, 几何学, 三角函数, 数论, 天文学, 物理学, 测量学, 建筑学和法律学(遗产分配问题)等内容, 被称为初等数学百科全书,对伊斯兰世界和欧洲数学影响达数百年之久. 

文艺复兴时期的数学

Gerbert教皇 Sylvester二世 与 Ramon Lull 

欧洲复兴的第一步,是从十字军东征开始的。Sylvester 二世上台之后,他颁过一个教皇辞令,告诉人民虽然阿拉伯是异教徒,他们都是邪恶的,但是根据上帝的旨意,他还是可以学阿拉伯数目字,大家还是可以用它来做计算。就连这种事情,都需要教皇出来跟大家说不要害怕。因为教皇有这个知识,他认为拉丁数字实在应该淘汰了。拉丁数字很难算到大数字的加减乘除。牛顿是欧洲复兴之后,第一个远超出希腊跟阿拉伯知识范围的人,他微积分的一步就跨得远远的,让西方开始脱离中古的传统。一直到文艺复兴都还是延续着中古的传统在发展的。

拉蒙·柳利(Ramon Lull)不算是一個数学家,但是他有一个思想影响深远,是属于科学哲学的部分,就是:凡事都有一个原因,而且这个原因一定会是抽象而基本而且简单的,然后它会可以推论很多很多不一样的选项出来。后来所有的西方传统,基本上就奠基于这个思想。所以后人的研究,不管是莱布尼兹还是牛顿,都读过他的书,可能都有这样的思想的脉络在背后。认为天下一定有简单的道理,一定有一个最简单基本的道理在最后,在这个背后统制或管理整个世界的现象。

焦尔达诺·布鲁诺(Giordano Bruno)是文艺复兴时期的意大利哲学家、数学家, 他于1600年在罗马鲜花广场被处以火刑. 而他主张的是日心说。他不是科学家,是大学教授。也许可能是因为这样被判得更重一点。他明明就是天主教裡的人,但却一天到晚在宣扬这个邪说、不肯认错,所以就被烧死了。当然后来我们都知道那些人是对的。

利玛窦和徐光启翻译《几何原本》

利玛窦的老师Clavius,就是制订出今天曆法的人。四年一润、逢百不润、四百重润,那个规则是他研究出来的。所以当时最高等级的科学、天文知识,大概最精确的计算就到那个层次。利玛窦成为是第一批出国传教的人。他先到了印度待了三、四年以后,才到澳门,慢慢认识一些中国人,地位越爬越高,渐渐越住越北边,最后就到了北京。利玛窦跟徐光启在上海时就认识了。徐光启是中国第一批首席的天主教徒,圣名保罗。他也因此读了一些拉丁文,但他当然不可能在那麽短的期间内学会拉丁文。所以当他跟利玛窦请教数学时,利玛窦是用中文解释给他听的,徐光启等于是像学生一样做笔记。做完笔记之后,再用优美的中文重新写下,就发表了几何原本。事实上几何原本一共有十三卷,利玛窦传给徐光启的是前六卷。学到六卷结束以后,利玛窦说要休息一下,不料休息三年之后就过世了。所以几何原本的后半就没有了,要隔了整整一百五十年,才被李善兰把后面那一半翻译出来。但是徐光启后来并没有闲着,虽然没有继续翻译后半的几何原本,但是他已经认识欧洲有很了不起的科技文明,应该要把它介绍到中国来。他三十八岁获得进士,四十二岁开始学几何原本,四十五岁出版几何原本,一直到六十岁的二十多年时间,写的所有书籍都是西方论述,其中包括兵学、农学。他为了做农学的一本书,在上海城边开了一块地,当农夫做农林实验;也做过一些枪炮的研究,写了一本书,书名很好玩,叫《徐氏庖言》。庖,即是越俎代庖之意。因为身为文人却来写兵书,都被人嘲笑,乾脆在书里自嘲。这个人的着作是很了不起的,读诗经起家的一个人,却在考取进士以后,放弃本业开始学几何原本,而当时已经四十二岁了。想想在现在有哪个人四十二岁敢去学国中数学?所以徐光启真的很伟大。他过逝于1633年,明朝亡于1643年,所以明朝在他晚年时国力很衰弱,而徐光启就是尽力而为的知识分子。但是极为可惜的是,不管他怎么努力,不管利玛窦怎麽教他,他们都没有学到欧洲的精随。因为当时欧洲才刚复兴,牛顿尚未诞生。牛顿才是将整个欧洲带到今天这个世界,完全脱离中古传统的第一人。

「邮票里牛顿之后的数学世界」

从牛顿出生的这一天开始,中国就开始了两百年的衰弱

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西欧的正式崛起

伽利略过世没多久牛顿便出生了。伽利略时已经有许多科学家开始出现。而牛顿已经开始在怀疑等加速度的问题,为此给了一套完整统一的理论,可以解释许多不同现象。而且他不只是给人统一的一套理论,如果只是这样,他可能会以哲学家留名后世,而不会是以物理学家或数学家的身分。他了不起的就是他给了一个理论,还发明了一个方法可以将理论变成数学式,解出答桉来。他用万有引力写成了一个二进位的微分方程式,而且还是用极座标写出来的。这真是超级了不起的事。我们都在大一微积分学得半死,好不容易才学到极座标,还不敢学在极座标底下的椭圆方程式是什麽。可是他明明就是用二阶微分方程写了极座标,然后解出来发现那是椭圆,就得知任何一个行星绕着恒星旋转的轨道,都必须是椭圆的。再去对应开普勒的观察资料,发现他可以完整的解释当时所有观察到的天文现象。

二十世纪以后

二十世纪其实有一些数学家就不再是数学家,变成别的伟大的科学家了,但是他们做的事明明就是数学。只是数学家有趣的地方是喜欢把人踢走,尤其是二十世纪。任何不做纯数学的,数学就不承认他们,所以他们就变成了别的学科,包括计算机科学。

「几何原本」

被人类研习了两千多年的数学圣经

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古希腊数学家欧几里得 (Euclid)所著的一部数学著作《几何原本》,共13卷, 在西方是仅次于《圣经》而流传最广的书籍. 欧几里得知识渊博,数学造诣精湛,尤其擅长于几何证明. 

欧几里得是希腊托勒密一世时代 (公元前323—285) 的人;稍微粗糙地比对,希腊哲人苏格拉底在世的时间大约与孔子同期,而欧几里得大约与孟子同期。他并不生活于今日的希腊境内,而是尼罗河口的亚歷山卓 (Alexandria),如今属于埃及,当时由希臘人统治。他的这部着作英译为《Elements》,在他所写的六部数学书籍之中,这是「入门」的一部,正如其标题所暗示的:基础、原理。它可以被理解成当年学习高等数学的基础教材。

《Elements》所涵盖的数学基础,并不止于几何。事实上,这一部着作共分 13 卷,前 6 卷大约全是平面几何,但是第 2 卷其实以几何方法处理了各种平方乘法公式. 第 7 卷开始讲整数, 例如辗转相除法; 第 10 卷探讨无理数与平方根的运算, 第 11 卷探讨空间中的直线和平面; 第 12 卷证明了"圆面积正比于直径平方", "球体积正比于直径立方"和"锥体体积是底面积乘以高的三分之一"这些体积公式; 第 13 卷专论(仅有)五种正多面体.

此《文化脉络中的数学》系列共 43 个视频, 限于微信平台限制 [遇见数学] 每次 2~3 个视频整理发布, 现已推出前19集

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部分图片来源网络, 如果不妥, 联删. 

[遇见数学] 下期预告

8 月 16 日

《20世紀数学与物理的分与合》- 杨振宁

杨院士以「二十世纪数学与物理的分与合」为题发表演说。他说,数学与物理的关系一直到十九世纪都非常密切,可以说二者是同源,但是到了二十世纪初,数学渐趋抽象化,与物理距离越来越远,到了1950年代,已完全分离。二十年后因为物理学的规范场理论与数学的纤维丛理论的密切关係,促进了数学与物理的重新紧密合作。 

......

簡單

豐富

有趣

形象

拨开知识的层层密林,探寻美妙数学中的趣味.

「予人玫瑰, 手留余香」

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