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2020年12月,我國(guó)成功構(gòu)建76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章”。2021年5月,中國(guó)又成功研制了目前國(guó)際上超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)量最多的量子計(jì)算原型機(jī)“祖沖之號(hào)”。為何當(dāng)今中國(guó)的量子計(jì)算原型機(jī)偏愛(ài)古代的數(shù)學(xué)專著或數(shù)學(xué)家呢。其實(shí),中國(guó)古代數(shù)學(xué)也曾領(lǐng)跑世界。下面,為大家梳理一下中國(guó)古代數(shù)學(xué)的考點(diǎn)。
一、先秦時(shí)期的數(shù)學(xué)成就
1.十進(jìn)位制計(jì)數(shù)法
十進(jìn)位制計(jì)數(shù)法的文字記載最早可以追溯到奴隸社會(huì)的商朝。商朝時(shí)期中國(guó)已經(jīng)有了完整的十進(jìn)制系統(tǒng),并且還有“十”、“百”、“千”、“萬(wàn)”等專用的大數(shù)名稱。從河南安陽(yáng)殷墟發(fā)掘出來(lái)的甲骨上刻著“八日辛亥允戈伐二千六百五十六人?!?八日辛亥那天的戰(zhàn)爭(zhēng)中,消滅了敵方2656人)。通過(guò)殷墟出土的甲骨文記載證明我國(guó)在公元前1600年,已經(jīng)采用了十進(jìn)位值制計(jì)數(shù)法。
2.商高的勾股定理
在公元前1000年左右,西周初期的商高就發(fā)現(xiàn)勾股定理的一個(gè)特例:勾三,股四,弦五。而勾股定理被稱為“幾何學(xué)的基石”,對(duì)數(shù)學(xué)和其他學(xué)科都有著重要作用。但是,中國(guó)卻比第二發(fā)明者畢達(dá)哥拉斯早五百到六百年發(fā)現(xiàn)勾股定理。
二、漢唐時(shí)期的數(shù)學(xué)成就
1.《周髀算經(jīng)》
《周髀算經(jīng)》約成書(shū)于公元前1世紀(jì),是我國(guó)流傳至今最古老的天文學(xué)和數(shù)學(xué)著作,對(duì)我國(guó)古代歷法、算術(shù)、天體測(cè)量都有了深入的研究。在數(shù)學(xué)上,《周髀算經(jīng)》的主要成就是介紹并證明了勾股定理。
2.《九章算術(shù)》
《九章算術(shù)》系統(tǒng)總結(jié)了戰(zhàn)國(guó)、秦漢時(shí)期的數(shù)學(xué)成就,是現(xiàn)存最完整的的一部數(shù)學(xué)專著,也是當(dāng)時(shí)世界上最簡(jiǎn)練有效的應(yīng)用數(shù)學(xué),它的出現(xiàn)標(biāo)志中國(guó)古代數(shù)學(xué)形成了完整的體系。在數(shù)學(xué)上,《九章算術(shù)》的獨(dú)特成就包括:“最早提到分?jǐn)?shù)問(wèn)題,首先記錄了盈不足等問(wèn)題,還在世界數(shù)學(xué)史上首次闡述了負(fù)數(shù)及其加減運(yùn)算法則?!?/p>
3.祖沖之的世界記錄
祖沖之,南北朝時(shí)期杰出的數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家,其主要貢獻(xiàn)在數(shù)學(xué)、天文歷法和機(jī)械制造三方面。他首次將“圓周率”精算到小數(shù)第七位,即在3.1415926和3.1415927之間。由他撰寫(xiě)的《大明歷》是當(dāng)時(shí)最科學(xué)最進(jìn)步的歷法,區(qū)分了回歸年和恒星年,最早將歲差引進(jìn)歷法。其主要著作有《綴術(shù)》《述異記》《歷議》等。
4.《算經(jīng)十書(shū)》
《算經(jīng)十書(shū)》是指漢、唐1000多年間的十部重要的數(shù)學(xué)著作,曾列為隋唐時(shí)期國(guó)子監(jiān)算學(xué)科的教科書(shū),對(duì)建立中國(guó)古代數(shù)學(xué)教育制度至關(guān)重要。這十部數(shù)學(xué)著作分別是:“《周髀算經(jīng)》、《九章算術(shù)》、《海島算經(jīng)》、《張丘建算經(jīng)》、《夏侯陽(yáng)算經(jīng)》、《五經(jīng)算術(shù)》、《緝古算經(jīng)》、《綴術(shù)》、《五曹算經(jīng)》、《孫子算經(jīng)》”。
三、宋元全盛時(shí)期的數(shù)學(xué)成就
1.楊輝三角
北宋賈憲在著作《黃帝九章算法細(xì)草》中最先揭示楊輝三角形,但后來(lái)此書(shū)流失,南宋楊輝在他的《詳解九章算法》中又編此表,故名“楊輝三角”。 楊輝三角最本質(zhì)的特征:“它的兩條斜邊都是由數(shù)字1組成的,而其余的數(shù)則是等于它肩上的兩個(gè)數(shù)之和?!倍袊?guó)這一發(fā)現(xiàn)比法國(guó)的數(shù)學(xué)家帕斯卡早了近600年。
2.數(shù)學(xué)大家朱世杰
元朝著名數(shù)學(xué)家朱世杰有著“中世紀(jì)世界最偉大的數(shù)學(xué)家”,他的代表著作《四元玉鑒》和《算學(xué)啟蒙》把高次方程組解法和高階等差級(jí)數(shù)等問(wèn)題的論述詳密精到,代表了當(dāng)時(shí)世界上最高水平。
四、明清時(shí)期的數(shù)學(xué)成就
由于明清時(shí)期推行八股取士的科舉制度,在科舉考試中大幅削減數(shù)學(xué)內(nèi)容,自此中國(guó)古代數(shù)學(xué)便開(kāi)始衰退。16世紀(jì)末,一些西方傳教士將西方一些數(shù)學(xué)知識(shí)傳入中國(guó)。明朝徐光啟向意大利傳教士利馬竇學(xué)習(xí)西方數(shù)學(xué)知識(shí),并且還合譯了《幾何原本》。