中国数学历史上就落后西方一千年

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)

 

前1800

古巴比伦 Strassburg tablet (2)

The Plimpton 322 tablet(3)

古埃及 Berlin Papyrus 6619 (4)

 

前1650 或前1550

古埃及The Rhind Papyrus (5)

 

前十一世纪(?)

 

《周髀算经》(6)

前800

古印度Baudhayana Sulba Sutra (7)

 

前600-300

古希腊 (8)

 

前387

柏拉图学院(9)

 

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)

 

前300

欧几里德《几何原本》(11)

 

前213-前212

 

秦始皇焚书坑儒(12)

前200年-100年

 

《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?

 

LingYuan 发表评论于
把事情弄复杂了,几句话就应该说明白的问题,用500多页书来说,就是没弄清事情的本原。

如果承认数学是科学的基础的话,那么在中文的文化范围里,没能产生数学符号是中国没能产生近代科学的原因。
再追根的话,就是科举考试的内容(注意 不是科举考试这种形式)致使数学没有符号化。

进一步辩明一下。在众说纷纭的情况下,鉴别那个是对哪个是非,有一简单的方法,称为occam' razor. 就是哪个解释最简单,哪个就是对的。

看看所有科学的领域,确实是这样。大千世界万物的运动错综复杂,牛顿只有3个定律,充其不过半页纸就说清楚了。电磁现象,一套Maxwell 公式就行了,量子物理,也就是几个公式。相对论,充其不过几页纸。为什么日心说被接受呢,不是地心说不能解释很多现象,而是日心说更简单明了。

真理具有简明性。无需复杂的解释就能阐明,前提是揭示了其根本。
一剑飘尘 发表评论于
好文章!
大叔一枚 发表评论于
回复 'billzhhchen' 的评论 :

大概中国以外所有先进的科学技术都可以被称为“西方”,都在中国的西方,并不特指现在的“西方国家”。

当然你质问得也很有道理。这里的“西方”用得有点模糊。要理清也是可以,就是说起来比较罗嗦。
billzhhchen 发表评论于
埃及和印度什么时候成西方国家了?
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