‘壹’ 数学起源于哪里
数学是一门最古老的学科,它的起源可以上溯到一万多年以前。但是,公元1000年以前的资料留存下来的极少。迄今所知,只有在古代埃及和巴比伦发现了比较系统的数学文献。
远在1 万5千年前人类就已经能相当逼真地描绘出人和动物的形象。这是萌发图形意识的最早证据。后来就逐渐开始了对圆形和直线形的追求,因而成为数学图形的最早的原型。在日常生活和生产实践中又逐渐产生了计数意识和计数系统,人类摸索过多种记数方法,有开始的结绳记数,用石块记数,语言点数进一步用符号,逐步发展到今天我们所用的数字。图形意识和计数意识发展到一定程度,又产生了度量意识。
这一系列的发展演变逐渐形成了今天我们所熟悉的完整的数学这一门学科,它包括算术、几何、代数、三角、微积分、统计和概率(其实它一开始是人们为了钻研赌博而来的呢)……等等各个分支,而且还在不断发展下去。
人类在蒙昧时代就已具有识别事物多寡的能力.原始人在采集、狩猎等生产活动中首先注意到一只羊与许多羊、一头狼与整群狼在数量上的差异.通过一只羊与许多羊、一头狼与整群狼的比较,就逐渐看到了一只羊、一头狼、一条鱼、一棵树等等之间存在着某种共通的东西(即它们的单位性).当对数的认识变得越来越明确时,人们感到有必要以某种方式来表达事物的这一属性,于是导致了记数.
古代的记数方法:
1. 手指计数:利用两只手的十个手指.亚里士多德指出:十进制的广泛采用,
只不过是我们绝大多数人生来具有10个手指这一事实的结果.
2. 石子记数:在地上摆小石子,但记数的石子堆很难长久保存.
3. 结绳记数:在一根绳子上打结来表示事物的多少.比如今天猎到五头羊,就
以在绳子上打五个结来表示;约定三天后再见面,就在绳子上打三个结,过一天解一个结;等等.
秘鲁的印加族人(印第安人中的一部分)古时(公元前1500年前)每收进一捆庄稼,就在绳上打个结,用来记录收获的多少.
中国古代文献《周易 系辞下》有“上古结绳而治”之说.“结绳而治”即结绳记数或结绳记事.
结绳记数这种方法,不但在远古时候使用,而且一直在某些民族中沿用下来.宋朝人在一本书中说:“鞑靼无文字,每调发军马,即结草为约,使人传达,急于星火.”这是用结草来调发军马,传达要调的人数.
其他如藏族、彝族等,虽都有文字,但在一般不识字的人中间都还长期使用这种方法.中央民族大学就收藏着一副高山族的结绳,由两条绳子组成:每条上有两个结,再把两条绳结在一起.
4. 刻痕记数:1937年在维斯托尼斯(摩拉维亚)发现一根40万年前的幼狼前
肢骨,7英寸长,上面有55道很深的刻痕.这是已发现的用刻痕方法计数的最早资料.直到今天,在欧、亚、非大陆的某些地方,仍然有一些牧人用在棒上刻痕的方法来计算他们的牲畜.
直到距今大约五千年前,终于出现了书写记数以及相应的记数系统.我们介绍几种古老文明的早期记数系统.(按时代顺序)
1. 古埃及的象形数字(公元前3400年左右)
2. 巴比伦楔形文字(公元前2400年左右)
3. 中国甲骨文数字(公元前1600年左右)
4. 希腊阿提卡数字(公元前500年左右)
5. 中国筹算数码(公元前500年左右)
6. 印度婆罗门数字(公元前300年左右)
7. 玛雅数字(?)
而我们现代广泛使用的是阿拉伯数字.其实,这些阿拉伯数字并不是阿拉伯人发明创造的,而是发源于古印度,后来被阿拉伯人掌握、改进,并传到了西方,西方人便将这些数字称为阿拉伯数字.以后,以讹传讹,世界各地都认同了这个说法.
与数的概念形成一样,人类最初的几何知识也是他们从对形的直觉中萌发出来的,例如,不同种族的人都注意到了圆月和挺拔的松树在形象上的区别.几何学便是建立在对这类从自然界提取出来的“形”的总结的基础之上.例如,一个平面只不过是一片平地的表面,而一条直线则是拉紧了的一段绳子,来自希腊文的英文Hypotenuse(斜边、弦)原先的意思就是“拉紧”.同样,三角形、圆、正方形、长方形等一系列几何形式的概念也来自于人们的观察和实践.
在不同的地区,几何学的这种实践来源方向不尽相同.
1. 古埃及几何学:正如古罗马历史学家希罗多德所指出的,埃及的几何学是“尼
罗河的馈赠”.一年一度的尼罗河洪水冲毁了某个人的土地,那么他就必须向
法老报告所受的损失.法老会派专人来测量所失去的土地,再按相应的比例减税.这样一来,几何学就产生并发展起来了.这类专门负责测量事物的人有专门的名称,叫做“司绳”.
2. 巴比伦人的几何学:也是源于实际的测量,它的重要特征是其算术性质,至
少在公元前1600年,他们就已熟悉长方形、直角三角形和等腰三角形和某些梯形的面积计算.
3. 古印度几何学:起源与宗教实践密切相关,公元前8世纪至5世纪形成的所
谓“绳法经”,便是关于祭坛与寺庙建造中的几何问题及其求解法则的记载.
4. 古代中国几何学:起源更多地与天文观测相联系.中国最早的数学经典《周
髀算经》(至晚在公元前2世纪成书)事实上是一部讨论西周初年天文测量中所用数学方法的着作。
‘贰’ 数学从什么时候有的
数学最初是从结绳记事开始的。大约在三百万年前,人类还处于茹毛饮血的原始时代,以采集野果、围猎野兽为生。这种活动常常是集体进行的,所得的“产品”也平均分配。这样,古人便渐渐产生了数量的概念。他们学会了在捕获一头野兽后用一块石子、一根木条来代表;或者用在绳子上打结的方法来记事、记数。这样,在原始社会人们的眼光中,一个绳结就代表一头野兽,两个结代表两头……,或者一个大结代表一头大兽,一个小结代表一头小兽……。数量的观念就是在这些过程中逐渐发展起来的。随着捕获手段的提高,所获的野兽越多,绳子的结越多,需要的数目也越大。
在距今大约五六千年以前,沿非洲的尼罗河出现了一个伟大的文明社会——埃及。埃及人较早地学会了农业生产。尼罗河每年7月定期泛滥,淹没大片农地,11月洪水逐渐退落。埃及人通过长期观察,注意到当天狼星和太阳同时出没的时候,正是洪水将至的预兆。还发现,这种现象大约365天重复一次。这样,埃及人就选择在洪水泛滥之后留下的肥沃淤泥上下种,待6月洪水来临之前收割,以获得好的收成。这是通过天文观测进行农业生产的结果其中也包含了数学知识的应用。另一方面,古埃及的农业制度,是把同样大小的正方形土地分配给每一个人的,租用的人每年把他的收成提取一部分给土地所有者——国王。如果洪水冲毁了他们所分得的土地,他可以向国王报告,国王便派人前来调查并测量损失的那一部分,这样,他交的租就会相应减少。这种对于土地的测量,导致了几何学的诞生。实际上,几何学的原意就是“土地测量”。
数学正是从打结记数和土地测量开始的。
与埃及同时,世界上还有几个同样伟大的文明社会,如亚洲西部的巴比伦,南部的印度和东部的中国,它们分别创造了自己的文字。同时也产生了各自的记数法和最初的数学知识。在距今大约两千多年以前生活在欧洲东南部的希腊人,继承了这些数学知识,并将数学发展成为一门系统的理论科学:古希腊文明被毁灭后,阿拉伯人保存和继承了他们的文化,后来又传回欧洲,使得数学重新繁荣起来,并最终导致了近代数学的创立。