北京小学奥数：数学简史兴趣从历史开始

学术界通常将数学发展划分为以下四个时期：数学形成时期、初等数学时期、变量数学时期、近现代数学时期。

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难易指数：★★★★★

适宜对象：数学兴趣班

本期编号：D00076

关键词：数学简史

数学简史

学术界通常将数学发展划分为以下四个时期：数学形成时期、初等数学时期、变量数学时期、近现代数学时期。

一、数学形成时期

萌芽时期是最初的数学知识积累时期，是数学发展过程中的渐变阶段。这一时期的数学知识是零散的、初步的、非系统的，但是这是数学发展史的源头，为数学后续的发展奠定了基础。

这是人类建立最基本的数学概念的时期。人类从数数开始逐渐建立了自然数的概念，简单的计算法，并认识了最基本最简单的几何形式，算术与几何还没有分开。

中国历史悠久，发掘出来的大量石器、陶器、青铜器、龟甲以及兽骨上面的图形和铭文表明: 几何观念远在旧石器时代就已经在中国逐步形成。早在五六千年前，古中国就有了数学符号，到三千多年前的商朝，刻在甲骨或陶器上的数字已十分常见。

这时，自然数计数都采用了十进位制。甲骨文中就有从一到十再到百、千、万的十三个记数单位。这说明古中国也形成了数学的基本概念。

二、初等数学时期

初等数学时期从公元前五世纪到公元十七世纪，延续了两千多年、由于高等数学的建立而结束。

这个时期最明显的结果就是系统地创立了初等数学，也就是现在中小学课程中的算术、初等代数、初等几何(平面几何和立体几何)和平面三角等内容。

古希腊时期

初等数学时期可以根据内容的不同分成两部分，几何发展的时期(到公元二世纪)和代数优先发展时期(从二世纪到十七世纪)。又可以按照历史条件的不同把它分成“希腊时期”、“东方时期”和“欧洲文艺复兴时期”。

希腊时期正好和希腊文化普遍繁荣的时代一致。希腊是一个文明古国，但是，和四大文明古国巴比伦、埃及、印度、中国相比，在文明史上，希腊文明要晚一段时间。

三、变量数学时期(17世纪中叶至19世纪20年代)

变量数学产生于17世纪，经历了两个决定性的重大步骤：第一步是解析几何的产生；第二步是微积分（Calculus），即高等数学中研究函数的微分。它是数学的一个基础学科。

微积分的应用

内容主要包括极限、微分学、积分学、方程及其应用。微分学包括求导数的运算，是一套关于变化率的理论。它使得函数、速度、加速度和曲线的斜率等均可用一套通用的符号进行讨论。

解析几何模型

积分学，包括求积分的运算，为定义和计算面积、体积等提供一套通用的方法。

四、近现代数学时期

现代数学时期，大致从19世纪初开始。数学发展的现代阶段的开端，以其所有的基础。代数、几何、分析中的深刻变化为特征。近代数学是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科。

17世纪，数学的发展突飞猛进，实现了从常量数学到变量数学的转折。中国近代数学的研究是从1919年五四运动以后才真正开始的。

历史介绍

数学史既属史学领域，又属数学科学领域，因此，数学史研究既要遵循史学规律，又要遵循数理科学的规律。根据这一特点，可以将数理分析作为数学史研究的特殊的辅助手段，在缺乏史料或史料真伪莫辨的情况下，站在现代数学的高度，对古代数学内容与方法进行数学原理分析，以达到正本清源、理论概括以及提出历史假说的目的。数理分析实际上是“古”与“今”间的一种联系。

一、古代史

欧几里得：几何原本

几何原本：西方仅次于《圣经》而流传最广的书籍

①古希腊曾有人写过《几何学史》，未能流传下来。

②5世纪普罗克洛斯对欧几里得《几何原本》第一卷的注文中还保留有一部分资料。

③中世纪阿拉伯国家的一些传记作品和数学著作中，讲述到一些数学家的生平以及其他有关数学史的材料。

④12世纪时，古希腊和中世纪阿拉伯数学书籍传入西欧。这些著作的翻译既是数学研究，也是对古典数学著作的整理和保存。

二、近代史

是从18世纪，由J.蒙蒂克拉、C.博絮埃、A.C.克斯特纳同时开始，而以蒙蒂克拉1758年出版的《数学史》为代表。从19世纪末叶起，研究数学史的人逐渐增多，断代史和分科史的研究也逐渐展开，1945年以后，更有了新的发展。19世纪末叶以后的数学史研究可以分为下述几个方面。

(1)通史研究

代表作可以举出M.B.康托尔的《数学史讲义》以及C.B.博耶\D.E.史密斯、洛里亚等人的著作。法国的布尔巴基学派写了一部数学史收入《数学原理》。以尤什凯维奇为代表的苏联学者和以弥永昌吉、伊东俊太郎为代表的日本学者也都有多卷本数学通史出版。1972年美国M.克莱因所著《古今数学思想》一书，是70年代以来的一部佳作。

(2)古希腊史

许多古希腊数学家的著作被译成现代文字，在这方面作出了成绩的有J.L.海贝格、胡尔奇、T.L.希思等人。洛里亚和希思还写出了古希腊数学通史。20世纪30年代起，著名的代数学家范·德·瓦尔登在古希腊数学史方面也作出成绩。60年代以来匈牙利的A.萨博的工作则更为突出，他从哲学史出发论述了欧几里得公理体系的起源。

(3)古埃及史

把巴比伦楔形文字泥板算书和古埃及纸草算书译成现代文字是艰难的工作。查斯和阿奇博尔德等人都译过纸草算书，而诺伊格鲍尔锲而不舍数十年对楔形文字泥板算书的研究则更为有名。

直角原理

他所著的《楔形文字数学史料研究》、《楔形文字数学书》都是这方面的权威性著作。他所著《古代精密科学》一书，汇集了半个世纪以来关于古埃及和巴比伦数学史研究成果。

范·德·瓦尔登的《科学的觉醒》一书，则又加进古希腊数学史，成为古代世界数学史的权威性著作之一。

古埃及数字

(4)断代史

德国数学家克莱因著的《19世纪数学发展史讲义》一书，是断代体近现代数学史研究的开始，它成书于20世纪，但其中所反映的对数学的看法却大都是19世纪的。直到1978年法国数学家让·亚历山大·欧仁·迪厄多内所写的《1700～1900数学史概论》出版之前，断代体数学史专著并不多，但却有外尔写的《半个世纪的数学》之类的著名论文。

克莱因：神奇的莫比乌斯带和克莱因瓶

对数学各分支的历史，从数论、概率论，直到流形概念、希尔伯特数学问题的历史等，有多种专著出现，而且不乏名家手笔。

许多著名数学家参与数学史的研究，可能是基于庞加莱的如下信念，即：“如果我们想要预见数学的将来，适当的途径是研究这门科学的历史和现状”，或是如外尔所说的：“如果不知道远溯古希腊各代前辈所建立的和发展的概念方法和结果，我们就不可能理解近50年来数学的目标，也不可能理解它的成就。”

数学全才：庞加莱

(5)数学家传

以及他们的全集与《选集》的整理和出版，这是数学史研究的大量工作之一。此外还有多种《数学经典论著选读》出现，辑录了历代数学家成名之作的珍贵片段。

(6)数学杂志

最早出现于19世纪末，M.B.康托尔和洛里亚都曾主编过数学史杂志，最有名的是埃内斯特勒姆主编的《数学宝藏》。现代则有国际科学史协会数学史分会主编的《国际数学史杂志》。

高斯

高斯：世界公认的三大著名数学家

三、中国史

中国以历史传统悠久而著称于世界，在历代正史的《律历志》“备数”条内常常论述到数学的作用和数学的历史。例如较早的《汉书·律历志》说数学是“推历、生律、 制器、 规圆、矩方、权重、衡平、准绳、嘉量，探赜索隐，钩深致远，莫不用焉”。

《隋书·律历志》记述了圆周率计算的历史，记载了祖冲之的光辉成就。历代正史《列传》中，有时也给出了数学家的传记。正史的《经籍志》则记载有数学书目。

在中国古算书的序、跋中，经常出现数学史的内容。

如刘徽注《九章算术》序 中曾谈到《九章算术》形成的历史；王孝通“上缉古算经表”中曾对刘徽、祖冲之等人的数学工作进行评论；祖颐为《四元玉鉴》所写的序文中讲述了由天元术发展成四元术的历史。宋刊本《数术记遗》之后附录有“算学源流”，这是中国，也是世界上最早用印刷术保存下来的数学史资料。程大位《算法统宗》书末附有“算经源流”，记录了宋明间的数学书目。

以上所述属于零散的片断资料，对中国古代数学史进行较为系统的整理和研究，则是在乾嘉学派的影响下，在清代中晚期进行的。主要有：

①对古算书的整理和研究，《算经十书》（汉唐间算书)和宋元算书的校订、注释和出版，参与此项工作的有戴震、李潢、阮元、沈钦裴（1829年校算《四元玉鉴》)、罗士琳等人。

②编辑出版了《畴人传》（数学家和天文学家的传记），它“肇自黄帝，迄于昭（清）代，凡为此学者，人为之传”，它是由阮元、李锐等编辑的。其后，罗士琳作“补遗”，诸可宝作《畴人传三编》，黄钟骏又作《畴人传四编》。《畴人传》，实际上就是一部人物传记体裁的数学史。收入人物多，资料丰富，评论恰当，它完全可以和蒙蒂克拉的数学史相媲美。

利用现代数学概念，对中国数学史进行研究和整理，从而使中国数学史研究建立在现代科学方法之上的学科奠基人，是李俨和钱宝琮。他们都是从五四运动前后起，开始搜集古算书，进行考订、整理和开展研究工作的 经过半个多世纪，李俨的论文自编为《中算史论丛》，钱宝琮则有《钱宝琮科学史论文集》行世。

从20世纪30年代起，两人都有通史性中国数学史专著出版，李俨有《中国算学史》、《中国数学大纲》；钱宝琮有《中国算学史》并主编了《中国数学史》。钱宝琮校点的《算经十书》和上述各种专著一道，都是权威性著作。

从19世纪末，即有人（伟烈亚力、赫师慎等）用外文发表中国数学史方面的文章。20世纪初日本人三上义夫的《数学在中国和日本的发展》以及50年代李约瑟在其巨著《中国科学技术史》（第三卷)中对中国数学史进行了全面的介绍。

有一些中国的古典算书已经有日、英、法、俄、德等文字的译本。在英、美、日、俄、法、比利时等国都有人直接利用中国古典文献进行中国数学史的研究以及和其他国家和地区数学史的比较研究。