首頁 中國文化通史(套裝共十冊)

第二節 數學、力學、光學

一、數學

人們最早認識“數”,是從“有”開始的。從文明發展的初始階段起,人們就不斷地積累著事物數量的知識。人們認識的數目起初隻能簡單地區分“一”、“二”,以後在社會生產和社會實踐中不斷積累,掌握的數目才逐漸增多。據調查,新中國成立前有些文化發展比較緩慢的少數民族,數目最多隻能數到“3”或“10”,再多就數不清了,這大體反映了各個民族文明初始階段必然要經曆的一段曆程。

商周時期,數字的使用方法已經和現在沒有多大的區別。那時已經用一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、萬13個單字記10萬以內的任何自然數,遵循的也是十進製。和現在不同的隻是記數時在百位數、十位數和單位數之間常常加上“又”字,寫成“六百又六十又九”。這種記數法含有明顯的位值製意義,記數簡單明了。英國的科技史專家李約瑟曾給予它很高的評價,指出“商代的數字係統是比古巴比倫和古埃及同一時代的字體更為先進、更為科學的”[3]。

商代已經有了奇數、偶數的概念,說明當時的人們已經有了比較係統的運算技能。神話傳說伏羲時已發明了“規矩”——圓規和三角板,並說大禹治水時曾帶著規矩去測量地形,這看來有些誇張,不過“規矩”在商周時大概已普遍應用了。當時造車、築城等都要經過嚴密的測量,沒有相關的測量工具和計算知識,這些都沒法完成。

西周時期,“數”是士階層受教育必修的“六藝”之一。據《周禮》等書記載,此時政府部門已有專門從事會計的“司會”、“法算”等,此外還有世代相傳專門掌握曆法和數學知識的“疇人”。“數”的內容包括算籌記數和簡單的四則運算。算籌記數是以“籌”為主要計算工具的一種獨特的計算方法。它產生於西周而成熟於春秋。籌,是一些小的竹木棍,用籌來表示單位數目,分為縱式和橫式兩種。它的記數方式,“一從十橫,百立千僵,千十相望,萬百相當”,舉例來說,如果個位用縱式,十位用橫式,百位又是縱式,千位又是橫式……縱橫相間,遇零空位,這樣就可以擺出任意的自然數。用算籌來籌算,運算程序和珠算相近,它的加減運算也是從左邊一位開始,其乘法則是把乘數、被乘數、積上中下排成三行,用乘法口訣(春秋戰國時代,乘法口訣已經普遍推行,《管子》、《荀子》中已經提到了“九九表”)一一運算,最後把中位相加得出積。除法則是乘法的逆運算。