數學史話之能耐不大脾氣挺臭的王孝通

與劉焯差不多同時期的還有一個數學家--王孝通,他給我們留下了一本《緝古算經》。《緝古算經》是我國《算經十書》中出現最晚的一本,也是最難的一本。它在數學史上的價值就在於它是世界上第一個提出三次方程代數解法的,並且闡述的比較全面,只不過由於現在我們對於方程的表達式與當時的表達式有著完全不同的區別,所以現在的人看當時的書,就會覺得很難。這個難主要有兩個方面,一是這些書都是用文言文寫的,這就需要讀書的人有比較深厚的文言文功底。二是書中的表達式都是文字描述,沒有現在通用的符號表達式,也很難將其符號化,所以我們總是覺得古人寫的數學書跟天書沒什麼區別。

數學史話之能耐不大脾氣挺臭的王孝通

王孝通

王孝通的生卒年不詳,大約生於北周武帝的時候,在唐貞觀年間去世。有歷史記載的是他在唐武德六年(623年)作為算曆博士(太史局裡面的屬官,負責曆法的編算,從八品)與祖孝孫一起校勘傅仁均所編訂的《戊寅元歷》一書,後來曾經官至太史丞(太史令的副手,從六品)。王孝通給我們留下的最重要的著作就是《緝古算經》一書。在書中,王孝通極其推崇劉徽,而又極其貶低祖𣈶,他說:劉徽……思極毫芒,觸類增長,乃造重差之法,列於終篇。……亦一時獨步。……但舊經殘駁,尚有缺漏。自劉以下更不足言。其祖𣈶之綴術,時人稱之精妙。曾不覺方邑進行之術,全錯不通。芻甍、方亭之問於理未盡。在這裡我們可以看出來,王孝通對於劉徽的重差術是十分看重的,但是他認為自從劉徽之後,數學界也就乏善可陳了。特別是大家都覺得十分精妙的祖𣈶的《綴術》,裡面關於"方邑進行之術"幾乎全是錯的,而"芻甍、方亭"也與理不通。由於《綴術》現在早已散佚,我們不知道祖𣈶在裡面是怎麼講的,所以從王孝通的說法來看,應該是裡面關於二次、三次方程的解法是有問題的。但是王孝通這個人態度很差,說法又有偏激,畢竟祖沖之、祖𣈶父子在中國數學史上的成就要遠遠高於王孝通。


在王孝通之前,古希臘人門奈赫莫斯用圓錐曲線的方法解了某種三次方程,阿基米德也曾經用類似的方法解三次方程,這種利用作圖法解三次方程的方法,到了阿拉伯數學家阿爾·卡西那裡得到了充分的發展。王孝通在《緝古算經》中一共列了20個問題,除了第一個問題是曆法問題之外,其他的都是體積計算和勾股定理的應用問題,在這些問題中多次用到了三次方程。

比如第15題:

問曰:假令有勾股相乘冪七百六十五分之一,弦多於勾三十六十分之九。問:三事各多少?

答曰:勾十四二十分之七,股四十九五分之一,弦五十一四分之一。

術曰:冪自乘,倍多數而一,為實。半多數為廉法、從。開立方除之,即勾。以弦多數加之,即弦。以勾除冪,即股。(勾股相乘冪自乘,與勾冪乘股冪積等。故以倍勾弦差而一,得一勾與半差之共乘勾冪,為方。故半差為廉法、從,開立方除之。

看明白了嗎?完全跟天書一樣嘛。在書中,王孝通都是以類似的問、答、術的方式解答問題。"問"是提出問題,"答"是給出答案,"術"是給出解題過程。上面這道題用現代符號的方式來給出解題過程是這樣的:

設勾、股、弦分別是a,b,c,則有

數學史話之能耐不大脾氣挺臭的王孝通

其中c-a,ab為已知的值,解方程求出的正根就是a,加(c-a)得到c,除ab得到b。這裡有幾個專用名詞,比如"廉法"、"實"、"方",所謂的"廉法"就是方程中二次項的係數,"實"是方程中的常數項,"方"是一次項係數。

在《緝古算經》中,每個題目都是以類似的方式呈現出來,這一點與《九章算術》的思想是一脈相承的。但是在書中有些題目的表述並不十分清晰,這與文言文的行文習慣有關,文言文恨不得一個字表示一百個意思,但是對於數學這種極其講究邏輯性和嚴密性的學科來說,這種一個字表示很多個意思是一種災難。所以在《緝古算經》中有些題目我們到現在也不太明白到底講的是什麼意思。

《緝古算經》的開方術的術語繼承了《九章算術》和劉徽注的傳統,並且又有所創新,這種創新為後來宋元時期的"天元術"開創了一個方向。


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