中国明末清初时期的数学
1.西方数学的传入

明代中期,西方数学开始由传教士传至中国,主要有欧几里得几何学、算术笔算法、对数和三角学等。特别是《几何原本》传入后,对我国数学界产生了一定影响。介绍西方笔算的著作《同文算指》,是由利玛窦和李之藻合作编译的,对我国算术的发展有较大影响,清代学者很重视并加以改进,笔算的应用遂即日渐普遍起来。此外,还有《圆容较义》和《测量法义》等,前者是一部比较图形关系的几何学,后者是关于陆地测量方面的著作。

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作为近代数学前驱之一的对数,是传教士、波兰人穆尼阁(1611-1656年)于清初在南京传教时传授的。不久穆尼阁去世,跟从他学习的薛凤祚把他传授的科学知识编成一部包括天文、数学、医学、物理学等内容相当庞杂的《历学会通》,其中数学部分主要有《比例对数表》、《比例四线新表》和《三角算法》各一卷。《比例对数表》是从一到二万的常用对数表;《比例四线新表》是正弦、余弦、正切、余切的四线对数表;二表的对数都有小数六位。对数法传入后,即在历法计算上得到了应用。《三角算法》中讲的平面三角法和球面三角法都比《崇祯历书》的更为完备。

传入我国的计算工具主要有耐普尔的算筹和伽利略的比例规。

2.《数理精蕴》

康熙时,从1690年到1721年编成了《数理精蕴》这部介绍西方数学知识的百科全书。它是在法国传教士张诚、白晋等人译稿的基础上,由梅瑴成等人汇编而成。它的主要内容是介绍从17世纪初年以来传入的西方数学,包括几何学、三角学、代数以及算术的知识。

《数理精蕴》上编5卷"立纲明体",下编40卷"分条致用",表4种8卷,共53卷。

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上编包括有《几何原本》,其内容虽与欧几里得《几何原本》大致相同,但著述体例差别较大。《算法原本》,讨论了自然数的性质,包括自然数的相乘积、公约数、公倍数、比例、等差级数、等比级数等的性质,是小学算术的理论基础。

下编包括实用算术、度量衡制度、记数法、整数四则运算、分数运算、比例及其应用,联立一次方程,开平方以及开带从平方、开立方以及开带从立方,解决有关直角三角形三边的二次方程应用问题,已知三边长求三角形面积,内切圆径及内接正方形边长的公式,由内接、外切多边形求圆周率的方法,求三角形函数值方法,三角形边长、角度相求——直角三角形和斜三角形的解法,直线形、圆、弓形、椭圆的面积,各正多边形的面积,与外切圆径、内接圆径的关系,柱体、棱锥体、棱台体的体积,圆柱体、圆锥体、截球体、椭球体的体积,各种等面体的体积与各种等面体的边长和外接球径、内切球径的关系等等;代数学知识,主要是方程的数值解法;"对数比例",它是在穆尼阁传入对数及其用表之后,更详细地介绍了英国数学家耐普尔在1614年发明的对数法,并介绍了对数表制作的三种方法,使人们对对数有更明晰、更深入的了解。

各种数学用表:包括素因数表,这是一份1至10万间各数的分解成素因素相乘的数学用表,其中不能分解为因数的素数又分别列于每万的数字之后构成一份素数表;对数表,比穆尼阁传入的更为精密,它的真数是1至10万、假数的小数位是10位;三角函数表,每隔十秒,给出正弦、正切、正割、余弦、余切、余割的函数值,准确到小数七位;三角函数对数表,准确到小数十位。同时,它还介绍了西洋计算尺,这是我国最早关于计算尺的介绍。

《数理精蕴》出版后得到了广泛的流传,成为人们学习和研究西方数学知识的重要书籍,对以后数学的发展产生了重大的影响。

3.黄河的治理

清朝的农业成就主要表现在对水利的兴修,特别是对黄河的治理上。

清统治者为了保证南北大运河的"漕运",使载运南方大米到北方的船只畅通无阻。因此必须对黄河进行治理,当时对黄河的治理,主要是以水治水,即在下游"筑堤束水,以水攻沙"(《河议辩惑》),就是用人工筑堤,加快流速,使流水的冲蚀力量增大,带去泥沙,避免河床淤浅与决堤泛滥。

清初的陈潢(1637-1688年),字天一,号省斋,浙江钱塘(今杭州)人。他本是一"布衣",对农田水利很有研究,曾作过实地考察,沿黄河上行直至宁夏。后来遇到在朝作官的靳辅,得到靳的赏识并留他在身边工作。

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在1677年至1687年靳辅担任河道总督期间,治理黄河的工作主要是由陈潢承担的。陈潢的治河理论和成就,在张霭生编纂的《河防述言》中有比较全面的记述。

陈潢在治河方面的贡献,首先是把明朝潘季驯"筑堤束水,以水攻沙"的理论建筑在更为科学的基础之上。他用的"测水法"是测流速和流量的方法,按《河防述言》所述是"用土方法,以水纵横一丈、高一丈为一方,计此河能引水几方",使筑堤的宽度和高度以及其它工程设计能更合乎要求,洪流通过时既能起到攻沙的作用,又不致因容纳不下而泛滥成灾。他对黄河的治理问题,不局限在下游,而且认识到对黄河中游地区治理的重要。他从实地考察中,认识到黄河的泥沙是从中游黄土高原流失下来的,从而指出治理黄河必须"彻首尾而治之",不然"终归无益"。这种从全面考虑根治黄河的思想,可以说是我国治河理论上的一大进步。可惜他的远大理想,在当时的社会条件下无法实现,反而蒙受了不白之冤,他的科学才能没有得到充分发挥,便抑郁而死。