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数学课上,你一定背过毕达哥拉斯定理、欧几里得公理,但你有没有想过一个问题——为什么数学课本里,几乎没有来自中国古代的定理?

这话不是我说的,是物理学家程贞一教授说的。他上初中时翻代数课本《范氏大代数》,翻来翻去发现一个问题:为什么这么多数学成就,一个来自中国文明的都没有?

这问题困扰了他很多年,后来他走上了科学史研究的道路。

直到今天,很多人仍然觉得“数学就是西方的东西”,定理、证明、公理体系,好像天生就该长成那个样子。但中国科学院院士、首届国家最高科技奖得主吴文俊教授,用他一辈子的研究告诉我们一个颠覆性的真相:

中国古代数学跟西方数学,根本就是两条路。

西方数学的核心是“证明定理”,而中国古代数学的核心是“解方程”。

你没有看错——我们古代数学家眼里,根本不存在“定理”这个概念。

一、两条路:一个向左,一个向右

吴文俊先生说过一段很直白的话:

“西方数学的主要内容是证明定理,而中国的古代数学根本不考虑定理,没有这个概念,它的主要内容是解方程。”

这话听着有点反常识。我们从小背的勾股定理,不就是一个“定理”吗?

问题出在理解方式上。

西方的数学,从古希腊的欧几里得开始,走的是公理化的路子。先给几条不证自明的公理,然后用逻辑推出一整套理论体系。欧几里得《几何原本》就是这样——从5条公理、5条公设出发,推出了465个命题。

这套体系的特点是什么?是因果论证。你要证明一件事,就得一步步推导,每一步都得有据可依。它追求的是“为什么对”。

而中国古代数学,走的是另一条路。

翻开《九章算术》,你会发现它长这样:先问一个问题,然后给出答案,再给出一个“术”。什么是“术”?就是解决这类问题的方法步骤——用今天的话说,就是算法。

举个例子。勾股术怎么写的?

“勾、股各自乘,并而开方除之,即弦。”

就这么一句话。它告诉你:把勾和股各自平方,加起来,再开平方,就是弦。

没有定理名称,没有证明过程,没有“因此”“所以”。但这句话,放在今天,就是一段可以直接写成代码的算法。输入勾和股,输出弦,完事。

二、算法传统:我们祖先的“代码”

吴文俊先生用一个词概括了中国古代数学的精髓——机械化。

什么意思?

就是这套方法特别“死板”,特别“程序化”。你不需要灵机一动,不需要天才的直觉,只要按照步骤一步一步做,就能得到答案。

这和西方数学追求的那种“灵光一闪”的证明完全不一样。

来看看我们的祖先到底创造了多少“算法”:

更相减损术:求两个数的最大公约数——就是“以少减多,更相减损,求其等也”

方程术:解线性方程组——比欧洲人发现的高斯消去法早了一千多年

割圆术:刘徽用圆内接正多边形逼近圆周率,祖冲之算到小数点后七位

大衍求一术:秦九韶解同余方程的方法,后来西方叫“中国剩余定理”

天元术:李冶用符号表示未知数解方程

四元术:朱世杰解四个未知数的方程组

这些“术”,每一个都是一套完整的算法,输入数据,输出答案,简洁、高效、可重复。

中国古代数学,就是一部算法大全。

三、实用至上:从问题出发的智慧

那么问题来了:为什么东西方会走上两条完全不同的路?

根源在于出发点不同。

西方数学从公理出发,东方数学从问题出发。

吴文俊先生解释过这个逻辑:古人要解决实际问题,比如丈量土地、计算赋税、测量天文。每一个问题都有原始数据,要求出答案,就要在已知数和未知数之间建立某种关系。这个关系就是方程。

所以你看《九章算术》的章节名字:方田(面积)、粟米(粮食交易)、衰分(比例分配)、少广(开方)、商功(工程土方)、均输(运输征税)、盈不足(盈亏问题)、方程(线性方程组)、勾股(直角三角形)。

全都是跟生活、跟生产、跟国家治理直接相关的问题。

这种“问题导向”的思路,决定了中国古代数学的特点:实用性、算法化、模型化。它不追求抽象的真理,追求的是“怎么算出来”。

四、你以为的“落后”,其实是超前的

有意思的是,当人类进入计算机时代,这两种数学传统的位置发生了翻转。

吴文俊先生敏锐地发现了这一点:计算机只能处理有限的问题,而中国古代数学恰恰是处理有限事物的数学。

美国一位计算机数学大师说过一句话:计算机数学,就是算法的数学。

什么意思?

你想想,计算机怎么工作的?它不会“灵机一动”地证明定理,它只会执行你写好的代码。它需要的是明确的步骤、确定的算法——而这恰恰是中国古代数学最擅长的东西。

吴文俊先生有句话说得特别霸气:

“我们最古老的数学,也是计算机时代最适合、最现代化的数学。”

他在上世纪70年代,正是从中国古代数学的算法思想里获得灵感,开创了“数学机械化”的研究方向,提出了用计算机证明几何定理的“吴方法”,成为国际自动推理界的先驱。

这位从法国留学回来的数学大家,最后是从自己老祖宗的智慧里,找到了通向未来的路。

五、东方数学的“未完待续”

吴文俊先生生前多次表达过一个观点,值得我们深思:

“我们经常跟着外国人的脚步走。人家提一个猜测,我们花大力气去证明。就算你证明了,出题目的人还是高你一等。我们应该出题目给人家做。”

这话听着有点刺耳,但说的是实话。

当西方数学的公理化体系成为全世界数学教育的基本框架时,中国古代数学的算法传统几乎被遗忘在故纸堆里。很少有人知道,我们祖先在两千年前就创造了那么多精妙的算法。

但事情正在起变化。

随着人工智能、大数据、云计算的发展,算法的价值被重新发现。吴文俊先生提出的“数学机械化”思想,正在被越来越多的人理解和认同。

正如他说的:

“我们拥有计算机这样的便捷武器,又拥有切合计算机时代使用的古代数学。怎样进行工作,才能对得起古代的前辈,建立起我们新时代的新数学?”

这个问题,等着我们去回答。

尾声:回到那个初中生的困惑

回到开头那个问题:为什么数学课本里没有来自中国文明的定理?

答案其实很简单——因为我们古代数学家不搞“定理”。

他们搞的是“术”,是算法,是解决问题的方法。这些“术”不会以“某某定理”的形式出现在课本里,但它们的影响无处不在。

更相减损术,就是欧几里得算法的另一种表达;大衍求一术,就是中国剩余定理;方程术,就是高斯消去法。

只不过,这些名字里没有中国人的名字。但你不能说,这些成就不是中国人的。

吴文俊先生说过一句话,可以作为这篇文章的结尾:

“推陈出新,没有‘陈’哪来的‘新’?一定要下了工夫,要下艰苦的工夫,要脚踏实地,一步一个脚印。懂得‘陈’,然后才可以提出新的看法来。”

读懂老祖宗的智慧,不是为了炫耀过去有多辉煌,而是为了走出一条属于我们自己的路。

这条路,两千年以前就有人走过。

现在,该我们接着走了。