為了蓋3000公里的萬里長城而奴役30萬人民…原來中國古代數學,竟建立在奴隸制度上

2017-08-11 14:52

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考古學家一致認為,中國大陸的黃河、長江流域,不知從幾萬年前起,就已經有人在那裡建立獨特的文明,過著群聚生活。

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翻開中國古代史,後人在北京郊外的洞窟,挖掘出距今大約50萬∼60萬年甚至100萬年前的人骨化石、遺物及疑似石器,據說也發現了當時曾使用火的證據。此外,中國大陸出土最古老的文字紀錄,為河南省安陽縣附近出土的殷代文物,殷代是在西元前1780年左右建立的,其中有刻在龜甲、獸骨上的各種類似象形文字、數字的字跡,除了文字之外,還有三角形、六角形、五角形等幾何圖形。

之後陸續有零星片段的數學典籍顯示,到了西元前200年左右,當時已經流傳我們現在所使用的10進位,比較不同的是,當時的大單位也是採10進位,10 萬稱億,10億稱兆,10兆稱京,任何位數都是以10進位為單位(編按:日文原文為10万を億、10億を兆、10兆を京,但依照中國現行的進位方式,大單位已不再是10進位,應該是1萬萬稱億,1萬億稱兆,1萬兆稱京。與西元前200年的進位法有出入,感謝江翠國中退休數學老師陳老師來電指點)。

算木──古代的中式計算機

西元前7世紀至4世紀間完成的數學典籍,記載了現在我們所使用的九九乘法,不過,當時中國的乘法是從後面往前推算的,也就是9×9 =81、8×9=72……直到1×1=1。還有日本和算中所用的算木(仿自中國的算籌),也是從中國傳入日本,在日本很早便普遍使用了。

算籌是中國特有的發明,其他民族並沒有這種計算道具。稍後在日本和算一節會進一步說明,這是一種用竹子或木頭製作,粗3∼5mm、長10∼20cm 的四角細長小棒子,將200支綑成一束放入皮袋,方便隨身攜帶。

中國最早使用算籌的紀錄是在大約西元前3世紀左右,關於發明人以及地點等,雖然眾說紛紜,但其實並沒有一定的結論。

九章算術──一輩子都用得到

中國現存最古老的數學書是《九章算術》,本書是從西元前1世紀,集眾人之力,再由三國時代的魏國劉徽於景元4年(263年)注解,後來流傳至日本,對日本和算的基礎產生很大的影響。這本書到了唐代,由李淳風重新增注,此後更廣為世人所知了。

《九章算術》的內容是將漢朝以前日常生活會用到的各種運用,歸納成九章,採用問題集的形式,共有246道題。這九章分別為:

方田:計算土地面積,包括分數的計算。共38題。

粟米:糧食依照比例來交換的問題,先定出交換率,再應用比例求解,共46題。

衰分:比例與等差、等比數列,共20題。

少廣:已知田畝面積求邊長,以及由球體積求直徑,也就是開平方與開立方問題,為世界最早提出開平方、開立方法則的記載。共24題。

商功:各種土木工程中的立體(如築城、疊堤、挖溝、修渠等)體積計算,包括方體、台體、圓柱體、楔形體、錐體等體積的計算。共28題。

均輸:納稅與運輸有關比例的計算題,是較複雜的比例計算。共28題。

盈不足:盈虧問題的解法。共20題。

方程:線性聯立方程式的解法,已討論負數的概念。共18題。

句股:這是在《周髀算經》中句股定理的基礎上,形成應用問題的句股術。它也是中國傳統算學的重要內容。共有24題。

為了奴隸而發明數學

值得注意的是,古代中國的數學並非為了研究學問,也不是為了促進文化進步,完全是建立於奴隸制度上的特殊產物

名聞遐邇的萬里長城長達3000公里,為了築起長城,秦始皇奴役了30萬名奴隸,此外,為了建造秦都和自己的宮殿,也動用了高達70萬名奴隸。

不僅秦始皇是這樣,其實古代中國各個朝代,數學都是建立在大規模的奴隸制度上,所以大規模的土木、建築、河川工程,以及租稅徵收、田地劃分、金錢利息等,實際需要應付的問題多如牛毛,差使奴隸的官吏要一一學習這些數學相當困難,因而有人用公式列舉出許多問題,顯示計算的基準,這就是數學。當時的數學完全不用說明解法的原理或公式的來源等。

算法統宗──第一本商用數學

此外,中國的古老數學典籍中,還有一部《算法統宗》,這本書是1592年(明朝)由安徽人程大位所著,與《九章算術》都可稱得上是中國古代重要的數學典籍。

《算法統宗》17卷,總共有595道問題,這是明末以後影響最大、以珠算盤為計算工具的數學著作。程大位青壯年的時候,在長江中下游一帶經商,當時就對數學很有興趣,開始收集算書。他大概在40歲的時候賺夠了錢退休,從此研究珠算術達20年,完成這本書。後來又根據《算法統宗》,編寫了精簡版本《算法纂要》,一共4卷。

《算法統宗》的前2卷是預備知識,包括數學術語的解釋,度量衡制度、珠算口訣及珠算盤上的應用等。卷3至12為應用問題解法彙編,以《九章算術》的卷名為卷名,程大位在書中記載了如何用珠算來開平方、開立方。卷13至16 為難題彙編,卷17則收集了不能歸於上面各卷的雜法。本書是為了商業交易的需要而整理,程大位在書中還加上了自己發明的一些算法,之後本書由徽州商人推廣至全中國,之後也流傳到朝鮮、日本。

經濟好,就學數學

原本日本的數學,也就是日本和算,受到中國數學很大的影響而發展,中國數學前後共兩次傳入日本。第一次是飛鳥(592∼710年)、奈良時代(710∼794年),傳入漢魏六朝數學,由於當時日本正逢佛教全盛時期,沒人了解數學究竟為何物,數學因而銷聲匿跡。

第二次是江戶時代初期元和(1615∼1624年)、寬永年間(1624∼1643年),傳入元、明的數學,當時德川幕府根基穩固,文化也繁盛,是個在築城、交通、產業方面極需要數學知識的時代,因而中國數學不到半世紀就被學習吸收,甚至發展出日本獨特的數學,且出現許多著名數學家。

數學好,可以當官

查閱日本歷史,從欽明天皇時代(539∼571年)起,中國、朝鮮文化就蓬勃的傳入日本。欽明天皇15年(554年),朝鮮的曆學博士固德王保孫、易學博士施德王道良、醫學博士奈率王稜陀等人來到日本;推古天皇10年(602年),百濟僧侶觀勤獻上曆書、天文、方術之書;孝德天皇在大化2年(646年)公布的文書當中,出現「深諳算術之人納為文書官員」一文,由此可知當時多多少少已開始推行數學了。

之後淳和天皇天長10年(833年)制定的《養老令》中明白記載,在大學宿舍中安置算學博士2人、算學門生30人,從此時開始,數學終於普及當時社會了。

作者介紹|笹部貞市郎 

1887年(明治20年)生於日本岡山縣手莊村(之後併入岡山縣高粱市),因為家庭經濟因素無法繼續升學,因此只受過八年的「尋常高等小學」正規教育。後來努力自學不輟,陸續取得小學教師、中學教師的資格,終生以數學教育為職志。

除了獨自編撰《問題解析法辭典》等各類數學辭典之外,於二次大戰前,還在東京創立了「武藏學院」補習班。二次大戰結束後,在故鄉岡山縣創立「手莊學院」,又在東京設立了「聖文社」出版社。東京的武藏學院在日本戰敗後也隨之解散,而手莊學院因受到岡山縣的支援持續經營,成為現在的岡山縣立川上農業高等學校。

本文經授權轉載自大是文化《茶水間的數學
責任編輯/林安儒

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