介紹數(shù)學(xué)的由來
生活之中,我們都離不開數(shù)學(xué),本文就來分享一篇數(shù)學(xué)的由來,希望對(duì)大家能有所幫助!
一. “什么是數(shù)學(xué)?”
數(shù)學(xué)本身是一個(gè)歷史的概念,數(shù)學(xué)的內(nèi)涵隨著時(shí)代的變化而變化,給數(shù)學(xué)下一個(gè)一勞永逸的定義是不可能的。我們?cè)谶@里就從歷史的角度來談?wù)劇笆裁词菙?shù)學(xué)”這個(gè)問題。
公元前6世紀(jì)前,數(shù)學(xué)主要是關(guān)于“數(shù)”的研究。這一時(shí)期在古埃及、巴比倫、印度與中國(guó)等地區(qū)發(fā)展起來的數(shù)學(xué),主要是計(jì)數(shù)、初等算術(shù)與算法,幾何學(xué)則可以看作是應(yīng)用算術(shù)。從公元前6世紀(jì)開始,希臘數(shù)學(xué)的興起,突出了對(duì)“形”的研究。數(shù)學(xué)于是成為了關(guān)于數(shù)與形的研究。
公元前4世紀(jì)的希臘哲學(xué)家亞里士多德將數(shù)學(xué)定義為“數(shù)學(xué)是量的科學(xué)。”(其中“量”的涵義是模糊的,不能單純理解為“數(shù)量”。)
直到16世紀(jì),英國(guó)哲學(xué)家培根將數(shù)學(xué)分為“純粹數(shù)學(xué)”與“混合數(shù)學(xué)”。在17世紀(jì),笛卡兒認(rèn)為:“凡是以研究順序和度量為目的科學(xué)都與數(shù)學(xué)有關(guān)!痹19世紀(jì),根據(jù)恩格斯的論述, 數(shù)學(xué)可以定義為:“數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界的空間形式與數(shù)量關(guān)系的科學(xué)!
從20世紀(jì)80年代開始,學(xué)者們將數(shù)學(xué)簡(jiǎn)單的定義為關(guān)于“模式”的科學(xué):“數(shù)學(xué)這個(gè)領(lǐng)域已被稱為模式的科學(xué), 其目的是要揭示人們從自然界和數(shù)學(xué)本身的抽象世界中所觀察到的結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性!
二.?dāng)?shù)與形的概念的產(chǎn)生
人類在蒙昧?xí)r代就已具有識(shí)別事物多寡的能力。原始人在采集、狩獵等生產(chǎn)活動(dòng)中首先注意到一只羊與許多羊、一頭狼與整群狼在數(shù)量上的差異。通過一只羊與許多羊、一頭狼與整群狼的比較,就逐漸看到了一只羊、一頭狼、一條魚、一棵樹等等之間存在著某種共通的東西(即它們的單位性)。當(dāng)對(duì)數(shù)的認(rèn)識(shí)變得越來越明確時(shí),人們感到有必要以某種方式來表達(dá)事物的這一屬性,于是導(dǎo)致了記數(shù)。
古代的記數(shù)方法:
1. 手指計(jì)數(shù):利用兩只手的十個(gè)手指。亞里士多德指出:十進(jìn)制的廣泛采用,
只不過是我們絕大多數(shù)人生來具有10個(gè)手指這一事實(shí)的結(jié)果。
2. 石子記數(shù):在地上擺小石子,但記數(shù)的石子堆很難長(zhǎng)久保存。
3. 結(jié)繩記數(shù):在一根繩子上打結(jié)來表示事物的多少。比如今天獵到五頭羊,就以在繩子上打五個(gè)結(jié)來表示;約定三天后再見面,就在繩子上打三個(gè)結(jié),過一天解一個(gè)結(jié);等等。秘魯?shù)挠〖幼迦耍ㄓ〉诎踩酥械囊徊糠郑┕艜r(shí)(公元前1500年前)每收進(jìn)一捆莊稼,就在繩上打個(gè)結(jié),用來記錄收獲的'多少。
中國(guó)古代文獻(xiàn)《周易 系辭下》有“上古結(jié)繩而治”之說!敖Y(jié)繩而治”即結(jié)繩記數(shù)或結(jié)繩記事。
結(jié)繩記數(shù)這種方法,不但在遠(yuǎn)古時(shí)候使用,而且一直在某些民族中沿用下來。宋朝人在一本書中說:“韃靼無文字,每調(diào)發(fā)軍馬,即結(jié)草為約,使人傳達(dá),急于星火!边@是用結(jié)草來調(diào)發(fā)軍馬,傳達(dá)要調(diào)的人數(shù)。
其他如藏族、彝族等,雖都有文字,但在一般不識(shí)字的人中間都還長(zhǎng)期使用這種方法。中央民族大學(xué)就收藏著一副高山族的結(jié)繩,由兩條繩子組成:每條上有兩個(gè)結(jié),再把兩條繩結(jié)在一起。
4. 刻痕記數(shù):1937年在維斯托尼斯(摩拉維亞)發(fā)現(xiàn)一根40萬年前的幼狼前
肢骨,7英寸長(zhǎng),上面有55道很深的刻痕。這是已發(fā)現(xiàn)的用刻痕方法計(jì)數(shù)的最早資料。直到今天,在歐、亞、非大陸的某些地方,仍然有一些牧人用在棒上刻痕的方法來計(jì)算他們的牲畜。
直到距今大約五千年前,終于出現(xiàn)了書寫記數(shù)以及相應(yīng)的記數(shù)系統(tǒng)。我們介紹幾種古老文明的早期記數(shù)系統(tǒng)。(按時(shí)代順序)
1. 古埃及的象形數(shù)字(公元前3400年左右)
2. 巴比倫楔形文字(公元前2400年左右)
3. 中國(guó)甲骨文數(shù)字(公元前1600年左右)
4. 希臘阿提卡數(shù)字(公元前500年左右)
5. 中國(guó)籌算數(shù)碼(公元前500年左右)
6. 印度婆羅門數(shù)字(公元前300年左右)
7. 瑪雅數(shù)字()
而我們現(xiàn)代廣泛使用的是阿拉伯?dāng)?shù)字。其實(shí),這些阿拉伯?dāng)?shù)字并不是阿拉伯人發(fā)明創(chuàng)造的,而是發(fā)源于古印度,后來被阿拉伯人掌握、改進(jìn),并傳到了西方,西方人便將這些數(shù)字稱為阿拉伯?dāng)?shù)字。以后,以訛傳訛,世界各地都認(rèn)同了這個(gè)說法。
與數(shù)的概念形成一樣,人類最初的幾何知識(shí)也是他們從對(duì)形的直覺中萌發(fā)出來的,例如,不同種族的人都注意到了圓月和挺拔的松樹在形象上的區(qū)別。幾何學(xué)便是建立在對(duì)這類從自然界提取出來的“形”的總結(jié)的基礎(chǔ)之上。例如,一個(gè)平面只不過是一片平地的表面,而一條直線則是拉緊了的一段繩子,來自希臘文的英文Hypotenuse(斜邊、弦)原先的意思就是“拉緊”。同樣,三角形、圓、正方形、長(zhǎng)方形等一系列幾何形式的概念也來自于人們的觀察和實(shí)踐。在不同的地區(qū),幾何學(xué)的這種實(shí)踐來源方向不盡相同。
1. 古埃及幾何學(xué):正如古羅馬歷史學(xué)家希羅多德所指出的,埃及的幾何學(xué)是“尼羅河的饋贈(zèng)”。一年一度的尼羅河洪水沖毀了某個(gè)人的土地,那么他就必須向法老報(bào)告所受的損失。法老會(huì)派專人來測(cè)量所失去的土地,再按相應(yīng)的比例減稅。這樣一來,幾何學(xué)就產(chǎn)生并發(fā)展起來了。這類專門負(fù)責(zé)測(cè)量事物的人有專門的名稱,叫做“司繩”。
2. 巴比倫人的幾何學(xué):也是源于實(shí)際的測(cè)量,它的重要特征是其算術(shù)性質(zhì),至少在公元前1600年,他們就已熟悉長(zhǎng)方形、直角三角形和等腰三角形和某些梯形的面積計(jì)算。
3. 古印度幾何學(xué):起源與宗教實(shí)踐密切相關(guān),公元前8世紀(jì)至5世紀(jì)形成的所謂“繩法經(jīng)”,便是關(guān)于祭壇與寺廟建造中的幾何問題及其求解法則的記載。
4. 古代中國(guó)幾何學(xué):起源更多地與天文觀測(cè)相聯(lián)系。中國(guó)最早的數(shù)學(xué)經(jīng)典《周髀算經(jīng)》(至晚在公元前2世紀(jì)成書)事實(shí)上是一部討論西周初年天文測(cè)量中所用數(shù)學(xué)方法的著作。
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