科学文本是指科学家用于表述科学观点的各种书写文本, 如科学论文、科学著作、公开演讲文稿等。在没有形成科学社会的传统社会中,科学文本指科学著作或专题性文章。根据科学类型,科学文本可分为自然科学文本、数理科学文本、社会科学文本等。就中国传统科学而言,数理科学文本指数学著作与历法。科学文本承载着科学知识与科学思想, 其形式是在特定的社会环境与文化环境中产生和发展的,它是科学文化的表现。
一、明末以前的中国数理科学文本
起源于先秦、定形于汉代的中国数学与天文历学,在封建政治与儒家思想环境中,形成了注重实用的技术化传统,同时也形成了标准的文本内容与程式化的文本形式。数学文本以《九章算术》为模范、历学以《三统历》为模范。中国数学忽视数学知识的抽象与逻辑构造,数学文本是以“题”、“术”为中心,由“问”、“答”、“术”构成,历法文本以历数、推步之术、历议为核心。算学知识基本是《九章算术》知识框架下的内容。历法知识以七曜推步为中心。
《九章算术》
1.经学传统下的汉唐数学文本与历法文本
汉代经学的兴起与发展,为《九章算术》文本的形成与经典的确立,起了决定性的作用。三国、魏晋、南北朝、隋唐、北宋的经学发展,不仅影响了《九章算术》的注解工作,而且也形成了以《九章算术》为蓝本的其他《算经》,共为《算经十书》。这些算经的数学知识与文本形式都基本趋同。在经学影响下的数学家研究工作,不过是对数学文本的经学注释。如对《九章》的注解,代有人出,如刘徽注、徐岳注、甄鸾注、祖冲之注、李淳风注等。
《算经十书》
2.代数学发达的宋元数学文本与历法文本
(1)数学知识的增长
宋元时代由于对经学注释的反动,数学知识在一定程度上突破了《九章算术》的知识框架而创造一些新知识,如大衍术、隙积术、垛积术、天元术、四元术、增乘开方、立成开方、正负开方、洞渊九容术等。
(2)符号化倾向
代数学发展的结果导致符号化倾向明显,如大衍求一术、天元术、四元术等。
(3)数学演算过程的呈现
随着宋元数学代数水平的提高,算法的复杂性也不断提高,导致解题过程复杂而冗长,所以宋元数学文本中增加了“算草”。
(4)历表大幅减少、语言性公式增多
历表即天文历表,是中国古代历法的重要组成部分,主要有五星动态表、太阳视赤纬表、暑长表、漏刻表、月离表、日踱表、月亮极黄纬表、黄赤道差表、黄白道差表、五星盈缩表、食差表、日食三差表等十余种。这些历表或取文字叙述的形式,或取纵横表格的形式。欲求与任一变量相应的天文量,可依相应的天文表用内插法加以计算。
自曹士芳(约780)创始,经边冈(892)、宋行古(1024)、周琮(1064)、姚舜辅(1106)等一批天文学家的相继努力,许多传统的天文表及其算法逐渐被公式化,这些数学公式取二次、三次、四次或五次函数式的形式,它们既使计算简便,又使计算结果趋于精确。这些公式算法既是中国数学发展对历法计算带来的影响,又极大地充实了中国古代天文学代数学体系的内容。
3.回归汉唐传统的明代数学文本与历法文本
(1)数学知识增长有限:珠算
中国传统数学知识的承传是在两种文化层次上进行的:一是由士大夫们研究和传习的代表官方的数学传统,一是在民间传播和使用的数学传统。唐以前主要是官方掌握数学知识的生产与传播。唐以后民间知识分子日益增多,算学向民间普及的趋势益显,从而民间实用算学知识也丰富起来,宋以后更为突出。李俨先生曾经对此进行了调查,著有《十三、十四世纪的民间数学》。进入明代后,宋元代数学知识失传,但民间实用数学传统没有中断,所以明代数学又回归汉唐数学知识框架与文本结构。但数学知识的增长十分有限,仅表现在珠算方面。数学文本结构、形式基本大体是一致的。
(2)数学知识的民间普及化:歌诀化
肆中听得语吟吟,
薄酒名醴厚酒醇,
好酒一瓶醉三客,
薄酒三瓶醉一人。
共饮瓶酒一十九,
三十三客醉醺醺。
试问高明能算士,
几多醴酒几多醇?
(3)历法文本沿袭宋代传统
《元史·授时历》
二、明末清初的数学文本与历法文本
1.科学知识与科学内容的变化
《几何原本》(1607):利玛窦、徐光启
《圜容较义》(1608):利玛窦、李之藻
《同文算指》(1608):利玛窦、李之藻
《崇祯历书》(1629—1634):徐光启、汤若望
继徐光启等明末学者之后,把西方天文数学知识融会到中国传统学术中的主要人物,是清初的梅文鼎。他既不泥古守旧,也不盲目崇外,而是将西学与中学进行科学的比较,探究源流,正其得失。他系统考察中外古今历法,介绍《崇祯历书》的部分内容,解释了《大统历》,并且吸收了西方天文历算的精华,融会贯通,著成《古今历法通考》。1681年,他深入地研究西传的三角学,加以疏解与发挥,著述《弧三角举要》、《平三角举要》各五卷,为中国最早自撰的一套三角学从书,他是全面步入三角学研究领域的第一个中国人。在其另一著作《几何补编》中,系统地研究了18、24、36、48、60各等边形,很有创见。
2.文本结构的改变
尽管公理化演绎结构形式并未被中国数学家所采用,但数学文本改变了传统的以题、术为中心的固定模式,以徐光启的《测量法义》、《测量异同》、《勾股义》等书为嚆矢,明末以来数学文本重视“说理”,数学书题名多冠以“说”、“故”、“解”、“释”、“义”、“论”、“约”、“算指”、“探源”等,基本都是先介绍算法原理,再介绍算法,最后才给出例题。
与《元史·授时历》文本相比,清初学者编撰《明史·大统历》也在开头增加了推步原理的“法原”,清代《历象考成》也是以“历理”、“历法”两部分构成。
《明史·大统历》
3.数学语言的改变
数学语言的改变主要包括:数学图形的广泛使用、数学符号的使用、数学概念的界定、数学证明等。
科学文本的变化,反映了数学文化的转变。西学东渐过程中,中国数学文化也逐渐产生转变,在中国传统社会属性与儒学学术语境没有改变的大环境下,这种数学文化的改变也只是形式的,中国人固有的对数理科学的价值观并没有改变。天文观测与宇宙模型只是用来编制历法的手段与工具,数学知识也是经世致用的工具。希腊数理科学精神并没有随《崇祯历书》、《几何原本》的传播而在清代生根,最为典型的例子是,康熙帝决定弃用欧几里得原著、克拉维乌斯评注的《几何原本》,而将法国耶稣会数学家巴蒂(I. G. Pardies)的、更近实用的《理论与实用几何学》纳入其钦定颁行的《数理精蕴》之中。直至清末李善兰翻译《几何原本》后九卷时,希腊几何的抽象性与整理几何知识的公理化演绎形式,没有为中国数学家所采用。
《几何原本》
(作者系东华大学人文学院教授)
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