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《缀术》与《郭书春数学史自选集下册》的比较

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:[2]那么,到底是《缀术》“全错不通”还是王孝通“莫能究其深奥”?事实上,李淳风已经发现隋和唐初的数学不如前代,指出当时的算学馆学官对《缀术》“莫能究其深奥,是故废而不理”。这一状况的直接后果是造成《缀术》失传的悲剧。《缀术》列入算学馆教材[6]。笔者认为,《缀术》的失传不是在宋初,而是在唐初之后,很可能在安史之乱时。

《缀术》与《郭书春数学史自选集下册》的比较

①本文系在“纪念祖冲之逝世1500周年国际学术讨论会”上的报告(河北涞水,2000.10),发表于《数学史研究》第7期。

《缀术》是祖冲之所作,还是祖暅之所作,中国数学史界至今没有定论,在可以预见的将来,也不可能有定论。不过,有两点是可以肯定的:一,它是祖冲之父子的著作;二,它是中国自汉魏至隋唐水平最高的数学著作。李淳风高度评价了祖冲之的数学贡献,认为“指要精密,算氏之最者也”。他所著的《缀术》,因“学官莫能究其深奥,是故废而不理”[1],遂失传。稍前于李淳风的王孝通却对《缀术》横加指责,他说:“其祖暅之《缀术》,时人称之精妙,曾不觉方邑进行之术全错不通,刍亭[1]、方亭之问,于理未尽。”[2]那么,到底是《缀术》“全错不通”还是王孝通“莫能究其深奥”?这一问题虽未引起广泛的讨论,学术界却一直有不同的看法。约10年前,笔者在《古代世界数学泰斗刘徽》中认为:“王孝通对《缀术》的指责表明王氏不能理解祖家父子的数学创造,而不是相反。”[3]然而,当时对这种看法的理由说得不充分,现阐述如下。

首先,考察中国传统数学的发展脉络,隋唐虽然是封建盛世,数学上也有设立算学馆,整理十部算经等举措,但除在天文历法的计算中先后使用了等间距和不等间距内插法外,几无创造。其在数学成就与数学理论上不仅远低于后来的宋元,而且远低于前此的魏晋南北朝。人们往往只注意明朝数学的落后——它适逢西方文艺复兴前后,西方数学崛起,随后是变量数学的产生,中国从此失去了数学大国的地位,以至于700年后的今天,还没有完全翻过身来,容易引起重视,而同时却忽视了隋唐数学的落后。因为一方面宋元数学的高潮掩盖了在它前面曾经出现过的低潮,另一方面设立算学馆、明算科,整理十部算经等举措给人以繁荣的假象;同时,人们也不容易将封建盛世与数学这一重要学科落后联系起来,甚至乾嘉时期人们还认为数学“显于唐,晦于宋”[4]。实际上,隋唐时期没有出现过一位可以与其前张苍、刘徽、祖冲之,其后贾宪、秦九韶、李冶、朱世杰等比肩的数学家,也没有创作过一部可以与其前《九章算术》《九章算术注》《缀术》,其后《黄帝九章算经细草》《数书九章》《测圆海镜》《详解九章算法》《算学启蒙》《四元玉鉴》等等量齐观的数学著作。王孝通的《缉古算经》在解决土木工程中的数学问题上有所推进,其主要贡献是三次方程。而据钱宝琮考证,祖冲之已能解负系数三次方程[5],要比王孝通还高明。李淳风等整理十部算经,很有贡献,然而,除《周髀算经注释》比赵爽注有所推进外,他们对其他算经的注释,意义都不大。尤其是对《九章算术》的注释,从整体上讲,无论是数学成就还是数学理论,都是远远低于刘徽注的作品[3]。应该说,王孝通、李淳风是唐朝最有名的两位数学家。他们尚且如此,遑论其他。事实上,李淳风已经发现隋和唐初的数学不如前代,指出当时的算学馆学官(相当于今天的北京大学数学系教授)对《缀术》“莫能究其深奥,是故废而不理”。这一状况的直接后果是造成《缀术》失传的悲剧。《缀术》列入算学馆教材[6]。但是,是不是实施了教学活动,我很怀疑。教师都不懂,怎样教学生?只好“废而不理”。此语出自一位当时的大数学家,应该是可信的。《唐六典》等史书反映的只是官方文件,而官方文件总不会百分之百被实行的,任何社会都是这样,唐初也不会例外

顺便说一下《缀术》的失传问题。笔者认为,《缀术》的失传不是在宋初,而是在唐初之后,很可能在安史之乱时。当时没有印刷术,《缀术》只有几个抄本,被废而不理,是很难流传下来的,特别,经不起大的全国性的战乱。在安史之乱之后,又有唐末的大战乱和五代十国的纷争。无论如何,是流传不到宋初的。史书说楚衍“于《九章》《缉古》《缀术》《海岛》诸算经尤得其妙”[7],只不过是史家信笔书来,并不是完全靠得住的。楚衍是宋初天算家的领袖,贾宪的老师,天圣初(1023)与宋行古等制《崇天历》,皇祐(1049—1053)中造《司晨星漏历》,后来与周琮同管司天监。可见,最迟在11世纪50年代,楚衍还积极地从事科学活动。宋朝从建国到整个11世纪,没有发生过大的社会动乱或打击文化人的活动,如果楚衍还看到过《缀术》,那么,不到30年后的元丰七年(1084)秘书省刻十部算经时,不会找不到《缀术》而付之阙如。总之,是隋唐数学的落后导致了《缀术》的失传。

其次,与第一点相联系的,我们考察一下李淳风、王孝通对刘徽、祖冲之父子的指责。先看李淳风等对刘徽的指责,主要有三处。第一处是《九章算术》方田章方田术注释中,李淳风等针对刘徽注关于“凡广从相乘谓之幂”的定义,一方面说“观斯注意,积幂义同”;一方面又由幂字的本义,说“循名责实,二者全殊”,指责刘徽关于幂的定义“全乖积步之本义”,表示要“存善去非,略为料简,遗诸后学”[8]。这种指责是没有道理的。《九章算术》没有幂的概念,它所使用的积既可以是面积又可以是体积。刘徽则在其中划出广从相乘这种积,称为幂,也就是现在所说的面积。显然,幂是积的一种。换言之,幂是积,而积不一定是幂。在逻辑上,幂是种,积是属,广从相乘是种差。刘徽关于幂的定义符合逻辑学中定义等于属加种差的要求,是十分严谨的。李淳风等既看不出积、幂的相同之处,又看不出它们的区别,指责正确的刘徽,恰恰暴露了自己逻辑修养和数学水平的低下,起码远远低于刘徽[3]

第二处是方田章圆田术注释,李淳风等说,对周三径一,“刘徽将以为疏,遂乃改张其率。但周、径相乘,数难契合。徽虽出斯二法,终不能究其纤毫也。祖冲之以其不精,就中更推其数。今者修撰,捃摭诸家,考其是非,冲之为密。故显之于徽术之下,冀学者之所裁焉。”[8]李淳风等表彰祖冲之求圆周率的成绩是完全正确的,然而贬斥刘徽则是十分错误的。祖冲之与刘徽,没有是与非的问题,只有圆周率精确度的问题。在中国数学史上,是刘徽首先创造了在正确的数学理论基础之上的求圆周率的程序。科学的理论、正确的方法的建立,其意义远比它们的应用重要。祖冲之求圆周率的程序没有流传下来,比较可靠的看法是,他使用了刘徽的方法,而在计算上更加精确。钱宝琮指出:“李淳风缺少历史发展的认识,有意轻视刘徽割圆术的伟大意义,徒然暴露他们自己的无知。”[5]钱宝琮的看法非常中肯。

第三处在少广章开立圆术注释中,李淳风等在引用祖暅之的开立圆术之前说:“祖暅之谓刘徽、张衡二人皆以圆囷为方率,丸为圆率。”在引用了祖氏开立圆术之后说:“张衡放旧,贻哂于后。刘徽循故,未暇校新。夫其难哉,抑未之思也。”[8]这里的所谓“祖暅之谓”恐是李淳风等未准确反映祖氏的意思。刘徽否定了《九章算术》的开立圆术,设计了牟合方盖,提出球与方盖的体积之比为π∶4这一正确的论断,指出了解决球体积的正确途径。刘徽未能求出牟合方盖的体积,实事求是地记下了自己的困惑,并寄希望于后学,表示“以俟能言者”[8],表现了一位真正的科学家的宽广胸怀。刘徽多次阐发并应用了截面积原理,为祖暅之原理的最后完成作了充分准备。[3]刘徽还批评了张衡开立圆术“欲协其阴阳奇偶之说而不顾疏密”[8]的错误。祖氏父子继承刘徽的工作,提出祖暅之原理,求出了牟合方盖的体积,最终解决了球体积问题。以祖冲之父子之实事求是和严谨的学风,是不可能在开立圆术问题上将刘徽与张衡相提并论,并且指责刘徽与张衡一样“以圆囷为方率,丸为圆率”的。显然是李淳风等以自己的思想篡改了祖氏的意思。在这里,李淳风等同样不理解刘徽推翻《九章算术》开立圆术,设计牟合方盖的重大理论意义和实践意义。

总之,李淳风等对刘徽的三处指责,正确的都是刘徽,错误的都是李淳风等,反映出李淳风等无法理解刘徽的无穷小分割方法和极限思想,反映出李淳风等的理论水平和逻辑修养远远在刘徽之下。

我们再分析王孝通对刘徽和祖冲之父子的评价。比较起来,王孝通对刘徽比对祖冲之父子客气一些。他说:“魏朝刘徽笃好斯言,博综纤隐,更为之注。徽思极毫芒,触类增长,乃造重差之法,列于终篇。虽即未为司南,然亦一时独步。”[2]王孝通没有挑出刘徽什么毛病,却只把刘徽看成一个“思极毫芒”的聪明人,称刘徽为魏晋数学的“独步”,但其思想和方法又不能成为数学家的指南。要求王孝通像我们一样认识刘徽的业绩,是强人所难。因为,即使刘徽本人对自己的思想和成就在中国数学史上的地位,也不会有我们这么清楚。不过,王孝通没有理解刘徽的数学思想和成就的精髓,尤其是没有理解他的无穷小分割方法和极限思想,则是无疑的。他贬斥了以往几乎所有的数学家而没有被贬斥的刘徽又不能成为“司南”,言外之意只有他自己才有资格做“司南”。这种居高临下,以为自己比刘徽高明的态度,当然是我们不能接受的。

王孝通对祖冲之父子的指责在前面已引出。在王孝通看来,《缀术》是有严重错误的。由于《缀术》失传,人们难以拿出确凿的证据证明王说之不确。但是,我们可以从侧面,从对祖冲之父子的其他著作的分析中推翻王孝通的看法。流传到今天的完整的祖冲之的著作,只有关于《大明历》的《上大明历表》《大明历法》和《大明历议》(今常称为《驳议》)[9],而祖暅之的著作则只有开立圆术等片段。这些著作的共同特点是实事求是,言之有据,推理严谨,逻辑清楚,没有空穴来风,或者数字神秘主义的东西。按照我们今天的认识水平,可以批评他们的论述这里不足,那里有局限性,但是,按照南北朝时代人们的认识水平,却难以发现什么错误。中国古代的数学家和天文学家的著作中,大都存在或多或少的错误,或者数字神秘主义的内容。刘徽和祖冲之父子大约是错误最少的。刘徽的《九章算术注》除图之外,被完整地保存了下来。遍查整个刘徽注除反驳《九章算术》宛田术时,有一个推理失误[10]外,没有发现任何错误。钱宝琮词曰:“谁是刘徽私淑?都说祖家父子,成就最辉煌。”[11]祖冲之父子除了继承刘徽求圆周率和球体积的工作外,他们实事求是的科学态度,“知之为知之,不知为不知”的严谨学风,缜密的逻辑推理,以及不迷信古人,敢于创新的进取精神,都是与刘徽相通的。因此,《缀术》尽管已失传,无法了解它的具体内容,但是,可以肯定地说,除了其成就比刘徽更大,理论更深刻外,其严谨、缜密方面,应该与刘徽的《九章算术注》大体相当。就是说,《缀术》可能有“于理未尽”的地方,但是,不会有“全错不通”的内容。我们认为,是王孝通“莫能究其深奥”,又过于自负,才说它“全错不通”。上面已经指出,虽然刘徽《九章算术注》未失传,但王孝通、李淳风等只能理解其中通俗的内容,无法理解其高深的内容和严密的逻辑,更无法理解其无穷小分割方法和极限思想。事实上,唐初以降,一千多年间,人们一直未理解刘徽的这些贡献,而其中几个无穷小分割和极限过程,是20世纪才搞清楚的,有的延宕至70年代末80年代初才弄明白。只是它与《九章算术》一体行世才未失传。我们可以设想,如果《缀术》在刘徽的无穷小分割思想和极限思想的基础上再向前迈一步,那怕是一小步,王孝通、李淳风和当时的学官们是无论如何也理解不了的。笔者认为,这也许是“学官莫能究其深奥,是故废而不理”,导致《缀术》失传的根本原因;也是王孝通指责它“全错不通”的根本原因。

第三,在学术品格上,王孝通是与刘徽和祖冲之父子根本相反的。前已指出,刘徽、祖冲之父子既不迷信古人,敢于创新,又谦虚谨慎,虚怀若谷,寄希望于后学。而王孝通呢,他对刘徽、祖冲之父子的轻视、贬低,一如前述。对他人呢,在评论刘徽和祖暅之之间,他说:“贺循、徐岳之徒,王彪、甄鸾之辈,会通之数无闻焉耳。但旧经残驳,尚有阙漏。自刘(徽)以下,更不足言。”[2]可以说是全盘否定,一片漆黑。就是说,对他以前的数学家,除表彰《九章算术》的成就,客观叙述张苍删补的事实,有保留地肯定刘徽之外,一无是处。这种虚无主义的态度在古算经的序言中,是绝无仅有的。

王孝通对自己是怎样评价呢?他自述说:“钻寻秘奥,曲尽无遗。代乏知音,终成寡和。”而对自己的《缉古算经》,他要求皇上“请访能筭之人,考论得失。如有排其一字者,臣欲谢以千金。”[2]就是说他自己的工作已经尽善尽美,天衣无缝了,同代人无法与之唱和。其故步自封,狂妄之态可掬。焦循评论说:“刘氏之注,极精至巧,会而通之,已足括孕此书(《缉古算经》)。且以其义核王氏之术,可排者正不止一字。”[12]有的学者认为提出“千金排其一字”,反映了王孝通严谨的学风。对此,笔者不敢苟同。

王孝通怎样看待后学呢?他在描述自己写《缉古算经》的心情时说:“臣昼思夜想,临书浩叹,恐一旦瞑目,将来莫睹。”[2]《缉古算经》第1问的数学计算并不复杂,王孝通却说:“臣每日夜思量,常以此理屈滞,恐后代无人知者。”[2]将自己的知识贡献给社会,是学者的责任。但是,以为只有自己才能达到最高峰,后来人不可能达到,更不可能超过自己的水平,与刘徽“以俟能言者”的精神境界形成了鲜明的对照,徒然暴露了自己目空一切的心态。

王孝通在天文历法上是保守的,在数学方面,对三次方程的解法有贡献。但是,王孝通贬低前辈,蔑视同辈,轻视后学,以为自己是前无古人,后无来者。一个科学家不必做谦谦君子,但也不能狂妄到如此地步。在这种心态支配下,不是不能做一些创造性的工作,然而,一般说来,不可能做出像刘徽、祖冲之那样水平的工作来。正是在这种目空一切的心态支配下,王孝通对自己不懂的东西,不是去虚心学习,认真研究,而是斥之以“全错不通”。实际上,王孝通的数学成就和理论水平不仅比刘徽、祖冲之差得远,《缉古算经》的编纂思想甚至不如《九章算术》的主体部分。

看不懂前人的东西,而指斥前人有错,在中国数学史上不乏其例。明朝大数学家顾应祥看不懂元朝李冶《测圆海镜》中的天元术,谓李冶“止以天元一互算而漫无下手之处”[13],著《测圆海镜分类释术》,买椟还珠,将天元术尽行删除,贻千古不知而作之讥。笔者认为,王孝通对《缀术》的指责,类似于顾应祥与《测圆海镜》的关系。如果有一天《缀术》重新面世,那么,王孝通在中国数学史上的地位不会比顾应祥高。

参考文献(www.xing528.com)

[1][唐]魏征,等.隋书·律历志上.北京:中华书局,1973:388.

[2][唐]王孝通.上缉古筭经表.郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(1).郑州:河南教育出版社,1993:358.此系影印汲古阁本.

[3]郭书春.古代世界数学泰斗刘徽.济南:山东科学技术出版社,1992.繁体字修订本.台北:明文书局,1995.*再修订本,山东科学技术出版社,2013.

[4][清]戴震.九章算术提要.郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(1).郑州:河南教育出版社,1993:96.此系影乾隆御览武英殿聚珍版.

[5]钱宝琮主编.中国数学史.北京:科学出版社,1964:89~90.又:李俨钱宝琮科学史全集(5).沈阳:辽宁教育出版社,1998:97~98.

[6]*[唐]李林甫,等.唐六典.清光绪二十一年(1895)广雅书局本.

[7][元]脱脱,等.宋史·楚衍传.北京:中华书局,1977:13 517~13 518.

[8]郭书春汇校.九章算术.沈阳;辽宁教育出版社,1990.*郭书春汇校.九章筭术新校.合肥中国科学技术大学出版社,2014.

[9]*严敦杰.祖冲之科学著作校释.沈阳:辽宁教育出版社,2000.济南:山东科学技术出版社,2017.

[10]*郭书春.刘徽《九章算术注》中的定义及演绎逻辑试析.自然科学史研究.1984,2(3).

[11]钱宝琮.钱宝琮诗词.郭书春、刘钝等主编.李俨钱宝琮科学史全集(4).沈阳:辽宁教育出版社,1998:549.

[12][清]焦循.加减乘除释,卷三.郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(4).郑州:河南教育出版社,1993:1 335.

[13][明]顾应祥.测圆筭术·叙.郭书春主编.中国科学技术典籍通汇·数学卷(2).郑州:河南教育出版社,1993:1 109.

【注释】

[1]亭,系汲古阁本原文,显然有舛误,当是“童”抑或“甍”之误,难以定论,戴震改作“甍”。

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