你手机里的计算器能算到小数点后几位?7位?10位?

1500年前,一个叫祖冲之的中国人,连算盘都没有,用一把算筹在地上摆来摆去,把圆周率算到了小数点后第七位——3.1415926。

这个纪录保持了整整一千年,直到15世纪才被阿拉伯人打破。

今天咱们总说“中国人数学好”,好像这是刻在基因里的。可很少有人知道,我们的老祖宗曾经站在世界数学的顶峰,然后——又硬生生从顶峰摔了下来。

算筹里的宇宙

魏晋时期的刘徽,是个狠人。

他拿到《九章算术》一看,觉得这书光给答案不给证明,不行。于是他动手给这部汉代数学经典做注,在注释中第一次提出了极限思想。

什么叫极限思想?简单说就是:你把一个圆内接正多边形的边数不断增加,它的周长就越来越接近圆的周长。刘徽用这个方法,从正六边形开始,翻倍翻倍再翻倍,算到正192边形,得出圆周率3.1416。

没有计算机,没有计算器,全靠算筹在地上摆。

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刘徽

刘徽的成就,堪与欧几里得对古希腊数学的总结相媲美。他把中国数学从“实用手册”提升到了“理论体系”的高度。

刘徽之后一百多年,祖冲之接过了接力棒。

祖冲之在刘徽的基础上,把圆周率推进到了3.1415926到3.1415927之间。他不仅给出了这个区间,还给出了两个近似分数:约率22/7,密率355/113。

密率是分子分母在1000以内的最佳值。

要知道,祖冲之算这些的时候,欧洲还在用粗糙的3.14。他领先了世界将近一千年

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祖冲之

宋元:最后的巅峰

如果说魏晋南北朝是中国数学的崛起,那宋元就是真正的巅峰

秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰——史称“宋元数学四大家”。

秦九韶写了《数书九章》,里面有个“大衍求一术”,专门解一次同余式组。欧洲直到18世纪,高斯才做出类似成果。领先了五百多年。

李冶发明了“天元术”,用“元”字表示未知数,相当于今天的代数方程。比欧洲早了三百年。

朱世杰更狠,搞出了“四元术”,用“天”“地”“人”“物”四个字代表四个未知数,解多元高次方程组。领先西方近五百年。美国科学史家评价他是“汉民族的、他所生存时代、同时也是贯穿古今的一位最杰出数学家”。

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秦九韶、李冶、杨辉、朱世杰

那是中国数学最好的年代。

然后,就没有然后了。

明以后,中国数学突然就熄火了

朝廷搞八股取士,科举不考数学。读书人谁还费那个脑子?宋元那些顶尖的数学成就,到明代已经没人能看懂了。

英国学者李约瑟问过一个著名的问题:为什么中国科技在14世纪后停滞了?数学就是最典型的例子。

一个曾经领先世界一千年的学科,因为没人学了,就这么断了。

逆袭的奇才

时间到了晚清。

一个叫李善兰的海宁人,9岁时在父亲的书架上翻到一本《九章算术》,觉得新奇,靠书中的注解,竟然把全书426道应用题全部解了出来。

14岁,他读到徐光启和利玛窦合译的《几何原本》前六卷,大受震撼,但发现后面九卷没人翻译。 “我要把完整的数学著作翻译给国人看” ——这个念头在他心里扎了根。

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李善兰和《几何原本

1852年,41岁的李善兰进了上海墨海书馆。他跟英国传教士伟烈亚力合作,花了四年时间,补译了《几何原本》后九卷。

更重要的是,他翻译了中国第一部微积分著作——《代微积拾级》。

翻译这本书有多难?当时没有任何中文参考,所有数学名词都得现造。李善兰硬是造出了一整套沿用至今的中文数学术语:“函数”“微分”“积分”“坐标”“方程式”。

他把Differential译成“微分”,把Integral译成“积分”。

这些词,你到今天还在用。

李善兰自己的研究也不含糊。他创立的高阶等差数列理论,被国际数学界命名为“李善兰恒等式”——这是世界上第一个以中国人命名的数学公式。

一个在9岁就能自学《九章算术》的天才,用一辈子时间,在西方数学和中国传统算学之间,搭起了第一座桥。

20世纪30年代,中国数学在极其恶劣的环境中起步。

但就是在这片贫瘠的土壤上,长出了两个让世界瞩目的奇才。

一个是陈省身,一个是华罗庚。

陈省身1945年提出了“陈类”,奠定了整体微分几何的基础。后来他跟西蒙斯又搞出了“陈-西蒙斯不变量”,被公认为近三十年来对现代物理学最具影响的理论之一。

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华罗庚

华罗庚的工作遍及解析数论、多复变函数论、代数等领域。他在抗战的炮火里写出了《堆垒素数论》。陈景润就是在华罗庚的影响下,做出了“1+2”的突破。

陈省身走向了世界,成为几何学的一代大师;华罗庚留在了国内,成为家喻户晓的科学偶像。

他们在不同的方向上,为中华民族在20世纪的科学复兴做出了杰出的贡献。

参考来源: 1. 《南齐书·祖冲之传》记载祖冲之圆周率计算成就 2. 中国科学院数学与系统科学研究院《中国古代数学简介》 3. 百度百科“宋元数学四大家”词条 4. 海宁市档案馆《中国第一本微积分课本,出自这位海宁人》