最近对于“为什么现代科技没有在中国产生”这个问题产生了兴趣。于是做了一些粗浅的资料搜寻和梳理,发现一个令我大吃一惊的结论。
当然,这只是对我而言大吃一惊,其实已经有人专门做了研究,稍等一会儿就会提到。
我印象当中,或者说我所接受的教育,告诉我们中国的数学之前是很发达的,比如杨辉三角(1250年代)比帕斯卡(1650年代)早发现了四百年,祖冲之发现的圆周率(450年代)比西方早一千年,其它还有著名的中国余数定理,等等。这种先进只是到了近代(明清)之后才因为闭关锁国而落后了。
其实不然。
先抄几段香港中文大学中国文化研究所所长陈方正先生发表在《二十一世纪评论》1997年11月一篇题为《为什么现代科学出现于西方?》的文章:
“縱觀西方精確科學的發展,我們首先會感到震驚的,就是它之悠久。我們 最早的數書《九章算術》時期不會超過漢代,它比埃及、巴比倫的數學文獻晚了1,500年左右,而在發展程度上只不過是大體相若而已:《九章算術》所用的圓周率仍然是極粗略的3,而高次方程的解還未出現。中國古代文獻中有關天文的零碎片段,例如甲骨文中所出現的星座名稱,最早不過是晚商,即1400B.C.以後;而具有實測數據的最早著作如《周髀算經》則是西漢成書的,那比諸巴比倫的泥版記錄也同樣晚了1,500年。
當然,中國可能有些早期科學典籍失傳,例如戰國時期的《石申天文》和《天文星占》就往往被提到,因此上述差距只是粗略估計。但它的誤差不可能太大,因為第一,最近國內的大量出土文獻並沒有這方面的重要新發現;況且,焚書以社會和政治論述為主,科學所受影響應當較少。其次,在現存典籍中,並沒有散佚科學傳統的痕i:除了像《墨子》那些片段之外,我們找不到許多古代有關科學或者科學家的記載。這比之於希臘早期(650-450B.C.)發展雖然缺乏原始文獻,但卻有後代詳細記載描述,是全然不同的。
這1,500年的起點差距是中國和西方科學發展第一個大差異。為甚麼會有這差異?答案也許在於,目前已知的最早中國文字是大約1400B.C.以後出現的甲骨文,它比出現於3000B.C.左右的埃及象形文字和蘇末楔形文字恰恰晚了1,500年。文字發展較遲,也許是原因之一吧。”
这篇文章提供了简略但足够的证据,有力的说明了一个让我吃惊的观点:历史上中国的数学和西方相比,一直是落后的。按陈的说法,是1500年。
至于为什么,这篇文章也给出了一个很合理的答案,那就是中国文字的产生也落后了古埃及一千多年。当然还有其它原因,这篇小文章就不涉及了。有兴趣的可以参看《人类简史》里对于欧洲现代科技产生和发展的讨论。
于是就我能查到的资料,做了一个东西方数学发展的简表,到公元三世纪就截止了,因为后面都不需要再做比较。表格如下:
年代 |
西方数学纪事 |
中国数学纪事 |
前1890 |
古埃及Moscow papyrus(1) |
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前1800 |
古巴比伦 Strassburg tablet (2) The Plimpton 322 tablet(3) 古埃及 Berlin Papyrus 6619 (4) |
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前1650 或前1550 |
古埃及The Rhind Papyrus (5) |
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前十一世纪(?) |
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《周髀算经》(6) |
前800 |
古印度Baudhayana Sulba Sutra (7) |
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前600-300 |
古希腊 (8) |
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前387 |
柏拉图学院(9) |
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约公元前367-前283年 |
埃及托勒密一世始建亚历山大图书馆 (10) |
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前300 |
欧几里德《几何原本》(11) |
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前213-前212 |
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秦始皇焚书坑儒(12) |
前200年-100年 |
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《九章算术》(13) |
约200 |
丢番图Diophantus《算术》(14) |
《孙子算经》,刘徽《海岛算经》(15) |
(1)半球面积近似公式,视锥体体积公式(wiki “Moscow papyrus”条)
(2)代数起源 (wiki “Strassburg tablet”条)
(3) 勾股定理雏形(wiki “Plimpton 322”条)
(4)一个特殊方程组的解 (wiki “Berlin Papyrus 6619”条,“Timeline of algebra”条)
(5)87道数学题,包括算术,代数,几何,圆周率的近似值,算术序列和几何序列 ,数学内容已经相当丰富。(wiki “Rhind Mathematical Papyrus”条)
(6)成书时间大约在公元前一世纪西汉末年,内容涉及周公时期(公元前1050年代)周公和商高的对话,提到勾股定理。这是已知中国最早的数学专著。
(7)勾股定理,圆面积估计,2的平方根估计。 (wiki “Baudhayana sutras”条)
(8)这是数学历史的一个黄金时代,泰勒斯(Thales,624–548 BC)被称为是第一个真正意义上的数学家,逻辑和证明始于此时。稍后的畢達哥拉斯(Pythagoras,580–500 BC)据说已经发现了欧几里德《几何原本》里的大部分内容,包括对勾股定理的第一个证明,同时发现无理数。他俩都在古埃及和古巴比伦长期历游,可以想见他们的数学站在了后者的肩上。(wiki “Greek mathematics”条)
(9)雅典成为世界数学中心,并产生了两位著名的学生,尤多索斯(Eudoxus,408–c.355 BC)和亚里斯多德(Aristotle,384–c.322 BC)。前者发现穷举法,现代积分的雏形。后者对逻辑学的发展有重要贡献。(wiki “Greek mathematics”条)
(10)收罗前400-前300间所有能收集到的书籍,浩浩荡荡有近40万卷。(wiki “Library of Alexandria”条)
(11) 这本书被称为是几何学的圣经,对后世产生的影响极其深远,故单列。
(12)“六艺从此缺焉”。六艺,礼、乐、射、御、书、数,最后一项应该就是数学(算术)。列此条,和前面亚历山大图书馆的建立做比较。
(13) 主要内容有:对自然数、分数、正负数以及一些特殊无理数给予一定的论述(基本上具备实数系统的雏形),比例与盈亏算法,若干面积算法,勾股计算,平方术立开方术和线性方程组的解法。有许多数学问题是世界上记载最早的。(维基“九章算术”条)秦汉时期张苍对本书有增补和整理。(维基“张苍”条)
(14)代数学创始人。把代数从古希腊几何阴影中解放出来。
(15)《孙子算经》作者不详,出书年代不详(估计在南北朝)。里面提到著名的孙子定理,但只是以一个例子的形式出现。“鸡兔同笼”出于此。刘徽对《九章算术》作注,对圆周率有更精确的估计,他的《海岛算经》使“中国在數學测量学的成就,超越西方约一千年”。(维基“孙子算经“,“海岛算经“条)
从这个表格中可以清晰地看出,古巴比伦和古埃及对数学的研究领先中国至少八百年(假设《周髀算经》里提到周公不是伪托),到了古希腊柏拉图时期,西方的数学发展已经远远超过中国。到欧几里德的《几何原本》和丢番图的《算术》,数学里的几何代数两大分支已经基本成型了。
西方公元前300至前200可以算是一个数学的黄金时代,中间产生了阿基米德(被称为古代最伟大数学家),阿波罗尼斯(圆锥曲线),埃拉托斯特尼(筛法)这些著名的人物。公元后250至350是一个数学白银时代(wiki “History of Mathematics”条)。
罗马时期纯数学没有啥发展,但应用数学方面有进展。然后就是文艺复兴时期,这就不用多说了。
反观中国的数学历史,精力集中在算法上,有些有趣的发现也是基于各种算法,这个传统一直到明朝,见附图。
按照wiki说法,中国的数学发展相当独立。这是事实,但另一个现状是中国的数学发展比较闭塞,和同时代世界先进水平相比落后很多。如果说公元前后西方的数学在高中,文艺复兴后是大学,那么中国的数学总体上还徘徊在小学水平,要说对世界的数学贡献基本微不足道。
参考资料
陈方正《为什么现代科学出现于西方?》,《二十一世纪评论》1997年11月
Wiki “History of Mathematics”等词条
维基“算经十书”等词条
附图《十九世纪前中国数学著作简表》:
后记:
写完此文之后又查了一些网上的资料,发现陈方正先生在2009年出版了《继承与叛逆》一书,对这个问题应该有了详细的解答。余英时为此书作的序网上能找到。
http://blog.sciencenet.cn/blog-626289-805889.html
这个序写得非常好,也不是那么长。我就不啰嗦为这个序做介绍了。
陈先生的《继承和叛逆》,如果再加上其他文献,比如《人类简史》等,那个著名的“李约瑟难题”应该被终结了。
“为什么中国没有产生现代意义上的科学”,或者,更合适的问题是“为什么西方会产生现代意义上的科学”,这两个问题我觉得是已经很完整地被回答了。那么然后呢?
我觉得承认落后,哪怕落后一千年,都没什么大问题,重要的是现在怎么办。
首先,我认为近百年来中国人(包括华裔),至少在数学上,对全世界的贡献远超之前两千年,象陈省身,邱成侗,华罗庚,张益堂等等,都有引人瞩目的成就,所以,作为人种,中国人没啥大问题。
其次,我们应该给予西方几千年的数学科学,尤其是科学传统,足够的尊重,切不可在某一方面领先了,就瞧不起人家,自觉马上就要当世界老大了,失了学习的劲头。
韬光养晦,闷头学习,当然不是卑躬屈膝,举手投降,该保卫自身利益的还是要保卫,该自豪的也要自豪。
至于如何学习,那是另外一个问题,这里就不谈了。这篇刚发表不久的文章可以作为参考看看:和美国相比 中国科技到底是巨弱还是强悍?