美索不达米亚(򰍣򱃝򰇉򰒭򰍀򱅋)数学

admin 提交于 周日, 11/20/2016 - 17:22
苏美尔数学

“򰍣򱃝򰇉򰒭򰍀򱅋(美索不达米亚)”一词是򰭪򰛧(希腊)语,意思是“两河中间的地方”,它西接򰄁򰛧򰆺(阿拉伯)沙漠,东邻򰰙򰞯򰜷򱂫(扎格罗斯)山脉,就是现在的򱅚򰛧򰡭(伊拉克)境內的򱆇򰏯򰛧򰒼(幼发拉底)河及򰒼򰞯򰛶򱂫(底格里斯河)之间的流域。它也是人类早期文明发祥地之一。

很早以前,人类就在那里生息繁殖,建立了򰆵򰇄򰝩(巴比伦)等古国,并且创造了辉煌的򰍣򱃝򰇉򰒭򰍀򱅋文化。一般称公元前19世纪至公元前6世纪间该地区的文化为򰆵򰇄򰝩文化,相应的数学属򰆵򰇄򰝩数学。

古򰆵򰇄򰝩时代的科学以数学和天文知识较为发达,他们使用的计数法是十进位和六十进位法。由򰆵򰇄򰝩人创造的六十进位制一直沿用到现在。六十进位制的产生,可能与他们研究的天文学有很大的关系,他们在计算周天的度数和计时使用六十进位法,至今为全世界所沿袭。

򰆵򰇄򰝩泥版记录的故事

这一地区的数学传统上溯至约公元前二千年的򱂡򰍣򰄤(苏美尔)文化,后续至公元1世纪基督教创始时期。对򰆵򰇄򰝩数学的了解,依据的是于19世纪初考古发掘出的楔形文字泥板。19世纪前期,人们在亚洲西部򱅚򰛧򰡭境内发现了50万块泥版,上面密密麻麻地刻有奇怪的符号。这些符号实际上就是򰆵򰇄򰝩人所用的文字,人们称它为“楔形文字”。科学家经过研究发现,泥版上记载的,是򰆵򰇄򰝩人已获得的知识,其中有大量的数学知识,大约有300块是纯数学的内容,其中约200块是各种数表 ,包括乘法表、倒数表、平方和立方表等。从这些历史资料中,人们发现:在公元前2100年左右,򰍣򱃝򰇉򰒭򰍀򱅋人已有了乘法表,其中使用着六十进位制的算法。

远古的人最初用石块、绳结记事,后来又用手指计数。一个指头代表1,两个指头代表2,…,到数到10时,就要重新开始。由此򰆵򰇄򰝩人产生了“逢十进一”的概念。又因为,一年中月亮有12次圆缺,一只手又有5个手指头,12×5=60,这样他们就又有了每隔60进一的计数法。在泥版上,򰆵򰇄򰝩人用“▼”表示1,用“<”表示10,其他数通过▼和<的组合实现。比如35,就是用:
    <<<  ▼▼
         ▼▼▼
来表示的。由于没有表示零的记号,这种记数法是不完善的。

这种计数方法也影响了后人,我们现在的十进制和六十进制,就是从这里来的。比如,1米=10分米,1分钟=60秒。

在公元前1600年前的一块泥板上,记录了许多组򰇄򰒭򰞯򰛧(毕达哥拉)斯三元数组,即勾股数组。据考证,其求法与򰭪򰛧人򰔑򰑢򰕿(丢番图)的方法相同。在公元前1600年前的一块泥板上,记录了许多组򰇄򰒭򰞯򰛧斯三元数组,即勾股数组。据考证,其求法与򰭪򰛧人򰔑򰑢򰕿的方法相同。

򰆵򰇄򰝩泥版上有这样一个问题:兄弟10人分5/3򰍀򰘩(米那)的银子(򰍀򰘩和后面的򱂺򰢋(赛克尔)都是򰆵򰇄򰝩人的重量单位,其中1򰍀򰘩=60򱂺򰢋),相邻的兄弟俩,比如老大和老二、老二和老三,……,所分银子的差相等,而且老八分的银子是6򱂺򰢋,求每人所得的银子数量。从这个例子可以看出,򰆵򰇄򰝩人已经知道了“等差数列”这个概念。

古򰆵򰇄򰝩人还掌握了许多计算方法,并且编制了各种数表帮助计算。在这些泥版上就发现了乘法表、倒数表、平方和立方表、平方根表和立方根表。像乘法表,现在的学生还在背诵呢!

大约在六千年前,古򰆵򰇄򰝩人做出了世界上第一个轮子。这是人类史上最伟大的发明之一!由轮子我们可以联想到古򰆵򰇄򰝩人那时就一定掌握了圆的知识,但实际上,他们使用的圆周率是3,是一个很粗略的值。他们非常熟悉等分圆周的方法。尽管古򰆵򰇄򰝩人使用的圆周率的值不如򰄩򰧮(埃及)人使用的3.14精确。但是在远古,能利用圆的知识做轮子已经是很了不起的几何应用了。

古򰆵򰇄򰝩人已掌握了初步的几何知识,知道计算简单平面图形面积和简单立体体积的方法。他们会把不规则形状的田地分割为长方形、三角形和梯形来计算面积,也能计算简单的体积,已经会应用勾股弦定理,并能计算截头方锥体的体积。古򰆵򰇄򰝩的几何属于实用性质的几何,多采用代数方法求解。他们有三角形相似及对应边成比例的知识。

古򰆵򰇄򰝩人在天文方面要比򰄩򰧮人先进,他们把太阳在天上一昼夜经过的轨道分成三百六十度。后来又把这种分法应用于一切圆形物体。他们已经会区分恒星和行星,给五个行星起了专门名称,这就是金星、火星、木星、水星、土星。在一部五千年前献给򰆵򰇄򰝩国王的占星学著作里,已经列出了一个很长的蚀亏表,表中关于日食和月食的日期相当准确。

古򰆵򰇄򰝩人的代数知识也相当丰富,他们会解含有三个未知数的方程式。古򰆵򰇄򰝩人主要用文字表达,偶尔使用记号表示未知量。有一道最古老的问题就是已知正方形面积与边长的差,求正方形边长。古򰆵򰇄򰝩人还讨论了某些三次方程和可化为二次方程的四次方程。

古򰆵򰇄򰝩人早在公元前三世纪就经常用数学方法记载和研究天文现象,例如记录和推算月球与行星的运动,他们将圆周分为360度的做法一直沿用至今。当时的历法为太阴历,将一年分为12个月,一昼夜分为12时,一年分为354日。为适应地球公转的差数,已经知道设置闰月。古򰆵򰇄򰝩人在天象观测方面的长期积累,使后来的新򰆵򰇄򰝩人能预测日月蚀和行星会冲现象,并进一步推算出一年是365日6时15分41秒,比近代的计算只多了26分55秒。另外古򰆵򰇄򰝩人也知道如何区别恒星与行星,还将已知的星体命名。

总之,򰆵򰇄򰝩人的数学成就对后来数学的发展产生了巨大的影响。

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