中國理科第一男,學數學,驚動法國科學院,中國科技差點世界第一

2021-01-08 騰訊網

高考數學難,並不是數學知識難,而是數學題目難,究竟是高考數學難,還是考研數學難?分析問題的角度不同,得出的結論就不同,就數學知識而言,考研數學肯定比高考數學難,但是就題目而言,高考數學要難一點,如果高考數學只考數學知識或者題目只比課後練習題稍微難一點點的話,那麼,很多人都能考90分、120分以上,也有很多人數學能考滿分。因為高考數學難在考題,而不在知識,所以備考的途徑只有一個,那就是「題海戰術」,學高中數學某種程度上來說就是多做題、多練習,並不需要研究數學知識。

克裡斯蒂娜女王與笛卡爾討論數學問題

高考數學都考哪些數學知識呢?函數、對數、指數、數列、解析幾何、立體幾何、三角函數、概率論這些,這些都是初等數學的內容,部分內容是初等數學與高等數學之間的過渡內容,早在200多年前,康熙皇帝就已經知道對數、立體幾何、三角函數這些知識了,早在100多年前,李善蘭就知道函數、解析幾何、微積分的知識了。所以,高考數學就知識點而言並不難,都是初等數學的內容,只有很少一部分涉及到高等數學,也就是說高中數學所涉及的知識點基本都是17世紀和18世紀的科學知識了。

晚清時期的數學家李善蘭與學生

中國人很早就知道初等數學和部分高等數學的知識,那為什麼中國的科學在近代還會落後於西方呢?

康熙皇帝可以說是中國歷史上最早的理科男,是最早系統學習西方科學的中國人,明末清初,系統學習西方科學知識的中國人,不僅有帝王,還有士人,康熙皇帝學習數學,甚至驚動了法國科學院,法國科學院於1666年正式成立,路易十四擔任法國國王期間(1643年至1715年),法國科學院成為了法國的皇家科學院,1688年,法國宮廷和法國科學院,精挑細選了6名耶穌會士來到中國的清朝,教康熙皇帝學習數學,法國科學院挑選的6名耶穌會士,都是博學多才的數學家和天文學家,離開法國之前,法國人還專門授予了他們「法國科學院院士」的身份,他們在法國也很有名氣,自稱是法國國王的數學老師,有「國王數學家」的美譽,這6人分別是張誠、白晉、李明、劉應、洪若瀚、塔夏爾,其中只有塔夏爾停留在泰國,未能順利到達中國,其餘5人均來到清朝的宮廷,他們還攜帶了大量的科學儀器以及法國國王路易十四的敕令,張誠、白晉後來成為了康熙皇帝的數學老師,留在了皇宮之內,李明、劉應、洪若瀚則前往中國的浙江。

康熙皇帝畫像

在「國王數學家」到來之前,康熙皇帝主要是向南懷仁、安多學習西方的算學、天文學知識,未能系統了解西方的幾何學知識,張誠、白晉等人成為康熙皇帝的數學老師以後,康熙皇帝掌握了幾何學的全部定理,白晉在其所著《康熙皇帝》一書中,描述了康熙皇帝學習幾何時的情景:「皇上認真聽講,反覆練習,親手繪圖,對不懂的地方立刻提出問題,就這樣整整幾個小時和我們一起學幾何。」康熙皇帝用了五六個月的時間,精通了幾何學原理。

在學習幾何學的同時,康熙皇帝還向安多學習代數、對數、三角函數方面的知識,康熙皇帝對正切、正弦、開立方、對數表十分的熟悉,甚至還會解三次方程的根。

古希臘數學家歐幾裡得

康熙三十二年(1693年),康熙皇帝還派遣白晉、洪若瀚出使法國,他們返回法國的目的是為康熙皇帝尋找更多的法國科學家,不久以後,巴多明、杜德美、傅聖澤等人先後來到中國,他們向康熙皇帝介紹了西方最新的科學知識,巴多明向康熙皇帝講述了西方最新的解剖學知識,他主要是教康熙皇帝學生物學的,杜德美、傅聖澤則是康熙皇帝的數學、天文學老師。

康熙皇帝向杜德美、傅聖澤等人,學到了哪些最新的科學知識呢?傅聖澤向康熙皇帝介紹了西方最新的天文學知識,他編譯的《曆法問答》一書還闡述了哥白尼的「日心說」,並對第谷的「地心說」有所懷疑,也就是說,康熙皇帝當時已經知道了「日心說」,至於他相不相信地球是圍繞太陽公轉的,史料並無明確記載,但至少他已經知道了哥白尼的學說。

杜美德還將級數公式傳入到中國,杜美德傳入的三個級數公式,是牛頓和格裡高利在數學研究中首先發現的,級數實際上已經涉及到函數、數列的相關知識,部分級數公式已經含有初步的微積分概念了。

牛頓

歐洲的代數學知識在康熙年間也傳入到中國,代數在清初的時候被稱之為「借根方算法」,西方傳教士在1689年至1711年編譯的《借根方算法節要》系統闡述了代數學的相關知識,康熙皇帝在當時也學了西方的代數學,並且還邊學邊教,梅瑴的代數學知識就是康熙皇帝教他的,梅瑴編纂的《數理精蘊》一書,可以說是一本關於初等數學的百科全書,涵蓋了代數、幾何、三角函數等方面的內容。

康熙學過代數學,但西方數學知識傳入到中國,恰恰是因代數問題而受到挫折,代數是數學的一個分支,內容十分的廣泛,康熙所學之「借根方算法」,實際上是代數中的方程理論,代數研究的並不只是具體的數量關係,更重要的是研究抽象的代數結構,康熙皇帝由於習慣於具體的數量關係的運算,而無法理解代數符號的抽象意義,致使傅聖澤所傳授之「阿爾熱巴拉新法」受挫,當時在全世界,不僅是康熙皇帝無法理解符號代數,就連歐洲的數學家也難以接受,究其原因,就是數學已經習慣了數字運算。

清代的數學著作

傅聖澤是如何介紹代數學的呢?他把代數符號全部變成了中國的漢字,用天幹地支來表示代數符號,例如:代數符號中的a與b,就用甲和乙來表示,康熙皇帝看了傅聖澤的「阿爾熱巴拉新法」之後,卻說:「甲乘甲、乙乘乙,總無數目,即乘出來亦不知多少,看起來想是此人算法平平爾。」因為康熙皇帝沒有興趣學代數,所以,西方的代數學未能完整的系統的被清初的學者所掌握。

康熙皇帝學數學,雖然學到代數就暫停了,但是,從16世紀到18世紀,仍有大量的西方數學書籍被編譯了出來,這些書籍有的已經開始介紹笛卡爾的解析幾何、牛頓的微積分等知識,從總體上來看,中國與歐洲的科技差距,因「西學東漸」而被拉平了,早在明朝的時候,徐光啟在給崇禎皇帝的奏摺中就提出了對待西方科學的態度,他說:「臣等愚心,以為欲求超勝,必須會通;會通之前,先須翻譯。」這就是徐光啟的「翻譯、會通、超勝」的三階段論,對於西方科學,中國人首先要翻譯,然後尋找中學與西學之間的會通,最後,中國人自己的學問才能超越西學,假如,真如徐光啟所說,那麼,中國的數學、天文學、自然科學在明清時期,經過「翻譯、會通、超勝」三階段以後,是很有可能超越西方的,中國依然可以維持科學技術世界領先的地位,畢竟在明末清初之際,東西方之間在科學技術的水平上差距不是很大。

明末清初的學術環境,也為「西學東漸」提供了條件,明末的思想家、哲學家強調「實學」、清初學者強調「考據」,這些都為西學的傳播提供了條件,代數、幾何、天文學這些知識本身就是「實學」和「考據」,而不是空洞的學問。

康熙皇帝熱衷於科學,那後來的雍正和乾隆為何對科學毫無興趣呢?其實,與一個很偶然的因素有關,康熙晚年,發生了「九子奪嫡」的歷史事件,有些西方傳教士捲入了這場宮廷鬥爭,西方傳教士當時是支持八阿哥胤禩的,九阿哥胤禟與他們的來往也比較多,九阿哥胤禟與康熙皇帝一樣,喜歡西方的科學技術,還親自設計戰車,九阿哥甚至還學習了拉丁文,雍正即位以後,在這件事情上,十分厭惡西方傳教士,對西方的科學技術自然也無多少好感。

九阿哥胤禟

乾隆即位以後,雖然處處模仿聖祖康熙,但是,唯獨在學習自然科學方面,沒有效法康熙,康熙喜歡西洋的科學技術,而乾隆喜歡的是西洋的珍奇、玩物,清宮為乾隆皇帝置辦了大量的西洋鐘錶,亦有傳教士用西洋繪畫技術為乾隆皇帝及其嬪妃繪製了大量的畫像,但是乾隆唯獨沒有讓西方傳教士教他幾何、代數等學問。

當然,「西學東漸」陷入暫停的狀態,與很多的因素有關,皇帝的喜好,則起到了推動的作用。

「西學東漸」在乾嘉年間陷入低潮,因為傳入的西學書籍大為減少,再加上考據之風的興起,所以,使得本已傳入的幾何、代數、對數、立體幾何、三角函數等知識,在乾嘉年間走向了復古,學者們試圖把西方的數學知識納入中國傳統的算學體系當中,用《九章算術》、《周脾算經》等傳統算學著作中的概念,來解釋歐洲的數學知識,而不是改變傳統的算學體系。

當中國人重新學習西方的幾何、代數、對數、立體幾何、三角函數等數學知識以及「地圓說」、「日心說」等自然科學知識的時候,已經是晚清時期了,從康熙年間到鹹豐年間,整整差了將近150年的時間,而在這100多年的時間裡,歐洲的科學取得了突發猛進的發展,清朝的西學依然停留在原地,連徐光啟提出的「會通」都沒達到,更何況是「超勝」。

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