探析中国古代科技文化中所蕴藏的数学思想

2016-07-13马明磊

大科技 2016年8期

关键词：圆周率冶金道家

马明磊

（海南师范大学数学与统计学院海南海口 571158）

探析中国古代科技文化中所蕴藏的数学思想

马明磊

（海南师范大学数学与统计学院海南海口 571158）

在中国古代的科技和文化发展中蕴藏着很多重要的数学思想，研究中国古代的科学技术与文化发展对于研究现在的数学具有重要的意义，可以更加深刻的认识数学，进而解读这些科学技术中所应用的数学思想及原理。

中国古代；科技文化；数学思想

在中国古代科学技术的历史上，科学技术的发展是巨大的，但是在那时候的科学和技术，没有象现在这样对科学文化详细划分门课，就连起码的科学划分也不具备，所有的科学成就就是一种劳动成果，用来帮助人们生活，当时的艺术文化、科学技术以及宗教性都是相互联系、相互融合的，在古代的中国也未认识到这些科学技术发展中所蕴藏数学思想。

1 道家学说、圆周率以及极限思想之间的关系

在春秋战国时期，老子曾在《道德经》中说“道生一，一生二，二生三，三生万物”。而这句经典名言也成为现在的到家学说解释道家思想的核心用语，更被看作是道家思想的精髓。恰恰这句话也是对当时社会以及人们思想的一种反应，同时这句话也反应了古代人们在思想认识上想要的一种突破，根据这种思想后人便联想出了“无穷大”以及“无限计算”，用现在的数学用语就是极限的思想，道家学说的核心思想对无限性与有限性之间的辩证思想进行了阐释，道家学说的另一个思想代表庄子曾在“天下篇”中有“一尺之棰，日取其半，万世不竭”，这也是对极限思想的一种考虑，表现出一种对极限小的一种认识，这也是对现代数学“无穷小量”的一个实例，道家学派的思想家在那个时候已经在思想中反映了无限运动的变化性以及连续性之间的联系。就现代数学中圆周率来讲，圆周率是圆周长与直径之间的比值。众所周知，圆周率是由我国古代数学家祖冲之的杰出贡献，这也是道家学说无限思想的体现。后来更多的学者潜心研究圆周率，也取得了巨大的进步。极限概念是现在微积分发展的基础，在我国古代科技思想中，极限思想是萌芽与发展阶段。

2 天文、地理、指南针与坐标系

众所周知《甘石星经》是我国最早的一部关于天文学的著作，其起源于战国时期，开始是齐国人甘德研究并著作的《天文星占》，后魏国人石申著作《天文》专著，天文学一致发展，后人将前两部著作合二为一命名为《甘石星经》，在著作中《石氏星表》针对120多个恒星进行了定位，定位的人是天文学家石申，而世界上最早的星表就是《石氏星表》。研究中将很多恒星的坐标进行标注，并在坐标上对恒星的其他特性进行描述。在我多古代，层多次对恒星进行编制星表。

古代东汉的天文学家张衡经过研究发明了著名的地震测量设备“地动仪”，此设备可以检测千里之内的地震方位和地震大小。据相关书籍记载地动仪曾经精确的测量出发生在西部边陲地区的地震。地动仪的研究借用了众多的数学思想，尤其是坐标系的使用。“指南针”作为中国古代的四大发明之一，也是在世界科学史上留下了光辉的印记，对于中国科学技术的发展有着重要的意义，增强了古代中国与世界各国之间的交流，尤其是在航海方面，更是有着重要的作用。

在上面的叙述中，科学技术的发展无一不引用方位、坐标与角度的知识。在现代数学内容中，坐标和坐标系是被人们广泛学习和应用的。但是在古代，坐标和坐标系只是被当作一种技术和使用工具，并没有对坐标及坐标系的理论概念进行提炼，主要还是受到当时社会环境与发展的制约。

3 冶金术与比例的关系蕴藏的数学思想

中国古代的冶金技术在世界史上也是很著名的，当时由于青铜器时代的制约，冶炼金属的技术并不成熟，冶炼的金属纯度太低，现在研究其主要原因，还是因为冶金的产品中各种成分之间的比例不合适，在古代中国虽然没有提出比例的概念，却在冶金技术中蕴藏着，也充分证明了当时冶金技术中蕴含的数学思想，而这种思想成为冶金产品的技术标准。俗化着无规矩不成方圆，主要是来源于古代的圆规做圆，用直尺做矩的理念，现在所用的规矩一词，是现在各种制度的法则。

4 古代农业生产和建筑中的数学思想

著名的都江堰是中国古代由李冰父子负责修建的水利工程，但是两千年过去了，仍被现在人沿用着，由此可见当时设计此工程以及修建此工程中的计算量是何等庞大与精妙。在修建初期，为了确保丰水期和枯水期水量的相对稳定性，就先借助鱼嘴将岷江分为外江和内江，在丰水期，则多余的水两自动进行分流。然后经过飞沙堰将沙石进行过滤，再将多余的水溢出，这样就确保了流经的水量，这就是对现在数学“分”、“合”数学思想的体现，都江堰的建造计算量庞大且精确，现在来看这个工程仍具有独特的魅力。