數學泰鬥秦九韶:敢於創新服務人民

2020-12-06 安嶽發布

秦九韶,宋元數學頂峰的主要代表人物之一,與李治、楊輝、朱世傑並稱中國十三世紀「四大數學家」,並寫成了影響世界的數學名著——《數書九章》。秦九韶的一生雖命運多舛、仕途坎坷,但他依舊心憂天下、體察民間疾苦,他天資聰穎又敢於創新,以自己淵博的學識服務於國家、社會與人民。

位於安嶽縣的秦九韶廣場

他是數學領域的學霸泰鬥

秦九韶所著《數書九章》,是一部堪與《九章算術》相媲美的世界數學名著。如果說《九章算術》標誌著中國古代數學理論的形成,那麼《數書九章》則標誌著中國古代數學之頂峰,代表了世界數學發展的主流與最高水平,對世界數學的發展作出了卓越貢獻。

中科院院士、著名數學家吳文俊評價到,秦九韶不只是系統地總結和發展了高次方程數值解法和一次同餘組解法,還創立了相當完備的「正負開方術」和「大衍求一術」,亦代表了中世紀世界數學發展的主流與最高水平,比西方的同類成果分別早 572 年、496 年。

秦九韶的數學領先成就,還有其它諸多方面。如在代數學方面,改進了線性方程組的解法,普遍應用互乘相消法代替傳統的直除法;在幾何學方面,提出已知三角形三邊之長求其面積的等價於海倫公式的「三斜求積術」,以及天時、田域、測望、賦役、錢穀、營建、軍旅、市物、天文、曆法、氣象、耕地擴展、利貸、度量衡以及貨幣流通、海外貿易等社會經濟領域和軍事活動中的數學問題的研究。其在中世紀數學領域所創立的偉大成就和對世界數學發展的卓越貢獻,奠定了他在中外數學史上的崇高地位。

在中國古代數學家中,秦九韶是唯一受到西方科學史界尊稱為「世界科學史之父」的美國著名科學史家喬治薩頓(G·Sarton,1884~1956)讚譽的,他說(秦九韶)是「他那個民族,他那個時代,並且確實也是所有時代最偉大的數學家之一。」

《數書九章》部分內容
秦九韶的「三斜求積術」

他是服務人民的數學大師

秦九韶在中國傳統數學領域不僅僅是一位學霸泰鬥,他還是一位善於繼承、敢於創新、勇於把研究的數學成果服務於國家、服務於社會、服務於人民的數學大師。

寶慶元(1225)年六月,秦九韶隨父潼川守郡。因天文、曆法、氣候、雨雪預報的準確,直接關係到農業的豐欠、民生存亡,對於抵禦外來入侵、平抑蠻夷的內亂動蕩、戍邊屯兵、行軍打仗至關重要,關係戰爭成敗。

在潼川府的社會實踐中,秦九韶開始運用數學廣泛研究天文、曆法,觀測氣象,探尋科學計算降雨量和降雪量的正確方法。在此期間,秦九韶發現南宋朝廷推行的測算雨量、雪量的方法是錯誤的,「積以器移」是令人啼笑皆非的怪現象,他嚴厲批評這種採取同一次降雨或降雪,用不同的量雨器、量雪器,所測得出的計算結果,實際是一個不準確、或者說是錯誤的數據,發揮不了應有的作用。

經過不斷地研究嘗試,秦九韶推出自己運用數學研究成功的「天池測雨」「圓罌測雨」「峻積驗雪」和「竹器驗雪」等科學計算降雨量和降雪量的方法。實踐證明,秦九韶推出的科學計算方法,獲得計算雨雪量、氣象預報等數據是準確的,尤其是秦九韶發明的雨量器、雪量器,才是科學測試計算雨雪的工具。

由此,數年之後,宋理宗詔諭秦九韶覲見,秦九韶不僅成為中國古代唯一與皇帝直面奏對的偉大數學家、天文、氣象、曆法學家,而且,宋理宗還頒布詔令,在南宋州郡使用秦九韶發明的「天池盆」「圓罌」「竹蘿」等雨量器、雪量器,觀測和計算雨雪量。

秦九韶發明「天池盆」是世界文化史上現存最早記錄的雨量器、雪量器。而歐洲直到明崇禎己卯(1639)年間末,才有卡士戴裡(B. Castelli)首創雨量計的使用,比中國要晚近 400 年。秦九韶用「平地得雨之數」量度雨水,又是世界最早為雨量測定而奠定基礎科學理論的科學家。2010年3月28日,南京 「中國北極閣氣象博物館」正式開館,不僅濃墨重彩介紹了秦九韶在天文、曆法、農事、氣象等方面作出的卓越貢獻,還在館內雕塑了高大的秦九韶像。

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