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日本学者薮内清也将其分成三个时期:古代的数学(先秦),《九章》的世界(两汉至魏),六朝至唐宋元的数学。
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还有一些别的分期方法。
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我们认为,钱宝琮的分期思想是可取的。数学史的分期应以数学内部的发展为主要依据,同时考虑相应时期的社会经济、政治的变革和思想、文化背景。我们根据钱宝琮的思想,结合近30年中国数学史的研究成果,将中国数学史分成以下几个阶段:
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中国数学的兴起——原始社会到西周时期的数学;
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中国传统数学框架的确立——春秋至东汉中期的数学;
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中国传统数学理论体系的完成——东汉末至唐中叶的数学;
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中国传统数学的高潮——唐中叶至元中叶的数学;
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传统数学的衰落与珠算的发展——元中叶至明末的数学;
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西方数学的传入与中西数学的融会——明末至清末的数学。
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显然,这种分期方法是在钱宝琮的分期基础上的修正。
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就是说,中国古代数学有三次大的高潮。而在这三次高潮之后,都有不同程度的衰微。下面简要介绍这几个阶段中数学发展的概况。
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(一)中国传统数学的萌芽——远古至夏商西周三代的数学
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中国有文字记载的历史相当早,然而夏、商、西周三代没有任何数学著作流传到现在。不过从出土文物和一些典籍中可以了解当时数学发展的一鳞半爪。
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我们的先民在从野蛮走向文明的漫长历程中,逐渐认识了形和数的概念。出土的新石器时期的陶器大多为圆形或其他规则形状,陶器上有各种几何图案,通常还有三个着地点,都是几何知识的萌芽。传说伏羲创造了画圆的“规”和画方的“矩”,不少文物中有伏羲、女娲执规矩图(如图1.2所示)。也有传说是黄帝的臣子倕创造了规矩和准绳。大禹治水时,便“左准绳”、“右规矩”。规、矩、准、绳是我们祖先最早使用的数学工具。
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人们丈量土地面积,测算山高谷深,道里远近,计算产量多少,粟米交换,制定历法,都需要数学知识。据《周髀算经》记载,公元前11世纪人们认识到,尽管“天不可阶而升,地不可得尺寸而度”,但使用数学方法可以知道天高地广。商高在答周公问时介绍了勾股形和圆方的某些基本知识,以及用矩测望高、深、广、远的基本方法。周公因此发出“大哉言数”的赞叹,表明当时人们的数学知识已经达到相当高的水平。《大哉言数》成为华罗庚20世纪50年代发表在《人民日报》的一篇科普文章的标题。图1.3是《周髀算经》书影。
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《周易·系辞》云:“上古结绳而治,后世圣人易之以书契。”说明人们从辨别事物的多寡中认识了数,并以结绳、木刻记数。《世本》说“隶首作数”,隶首是黄帝的臣子,处于新石器时代晚期。事实上,出土的这一时期的许多陶片上有若干数字刻画。出土的殷商甲骨文中有若干数字,其中最小的是“一”,最大的是“三万”,一、十、百、千、万各有专名。甲骨文使用十进制记数法,并有了位值制的萌芽(如图1.4所示)。
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《老子》说“善数不用筹策”,说明最迟在春秋时期人们已经普遍使用算筹。图1.5所示是出土的西汉算筹,图1.6所示是算筹记数。实际上,许多陶文中已有算筹符号。算筹的完善应该是春秋以前的事情。算筹是当时世界上最方便的计算工具,并且采用十进位值制记数。十进位值制记数法是当时世界上最方便的记数制度。算筹与十进位值制记数法是两项具有世界意义的成就。中国古代数学长于计算,原因固然很多,不能不说与这两项成就有直接的关系。用算筹进行计算,就是筹算。中国传统数学的主要成就大多是借助算筹和筹算完成的。
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相传西周初年数学就成为贵族子弟教育中六门必修课程——“六艺”之一。刘徽说:“周公制礼而有九数。”“九数”是数学的9个部分,它们虽不是后来郑众、郑玄所说的那九数,但周公九数是二郑九数的先导,并且有后者的一部分内容,比如有方田面积、粟米互换,以及简单的圆方、勾股、测望等数学方法,则是无疑的。在某种意义上说,到西周,数学已经成为一个学科。不过,总的说来,从远古到三代,数学的发展相当缓慢。
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