
德语版编者序
六年前,德国施普林格出版社向我提议,在“从计数石到计算机”丛书中,除了收录像《几何学五千年》和《代数学四千年》这类数学分科史的卷册之外,再出版一部具有深厚文化史底蕴的通史,我第一个想到的就是汉斯·伍辛!一定要邀请这位国际著名的数学史家来承担这项工作,因为他在丛书第一卷“概述和传记”中,已经做过一番简要概述,由此证明了这位生活在莱比锡的德高望重的专家,对数学自发端以来的发展的整体把握,他拥有的数学史知识和洞察力,几乎没有一位年轻同行可以企及。
伍辛教授犹豫一阵之后,欣然接受了这项任务,并且特意提醒:“此书应该以人类文明发展的历史为背景,旨在向广大读者介绍数学从起源直至当代发展的全貌。”
伍辛在此方面的表现尤为出色。他生动描述了数学概念、符号和方法的产生和发展的背景,将其与历史事件、学者个人命运以及音乐、建筑、美术、宗教、医学、自然科学等领域的文化发展相结合,分析了新概念产生的动机和原因,新理论形成的契机和背景,以及在其他学科中的应用和相互作用。这一切贯穿于历史上不同时期、不同地区和不同文化圈中,其广度远远超出了数学史通常的描述范围。简言之,这是一部别具一格的数学文化史。
当然,以一册图书呈现的数学史,不可能对数学发展的所有步骤和细节进行详尽的讨论。由于相关的材料极为丰富,需要编写一部数学百科全书才能容纳下。因此,作者必须具备“留白的勇气”,他所做的选择必然带有主观倾向。
尽管如此,当我们将计划中的插图插入编撰好的文稿后,我们发现一册图书的篇幅已无法容纳。所以此书最终分成两卷,本书是上卷,讲述了从数学起源到17世纪的数学文化史。
说到起源,数学究竟在何时何地如何开始的呢?是从远古时代在骨片与石头上刻痕计数、以数为记开始,还是从陶片上的纹饰开始?抑或是直到约一万年前,狩猎采集者从游牧转为农耕、出现定居聚落,贸易与商品交换需要简单计算时,才产生了初等计算意义上的数学?又或者,只有当数学标志性的本质特征——抽象数学概念的形成及其相互关系的确立——显现出来时,我们才可以(才能够)称之为数学?大约发生在6000年前,即公元前4000年前,数学意义上的思维在中国、印度、美索不达米亚和埃及等大河流域的高度文明中发展起来,所以我们决定以《数学六千年》作为本书的书名。
这场文化史的时间之旅以扣人心弦的叙事为脉络,从计数、数字与图形的开端出发,穿越数千年的发展历程,一直延伸至下卷所描绘的20世纪数学在全球的传播,以及我们今天已然难以尽览的丰硕成果。
相对年轻、迅速发展的民族数学的各个层面也是本书关注的重点。然而,由于不同文化圈的发展存在时间的错位,按常规的编年体叙述非常困难或者根本不可能。因此,《数学六千年I:数学的起源和早期发展》里就介绍了长期独立于其他文化圈的中南美洲,前哥伦布时期文化中的数学。令人惊讶地发现,玛雅人早在数百年前就使用了一种历法,其精确度高于我们今天仍在使用的格里高利历(公历)。随后,叙述了中国与印度直至16世纪、日本直至19世纪之前的数学发展。
本书介绍了数学从古代美索不达米亚和埃及的早期发展,到希腊人将其确立为一门科学,再到波斯人和阿拉伯人通过对古代遗产的进一步发展和传承,将其带入中世纪欧洲和文艺复兴的巨大发展的脉络。《数学六千年III:文艺复兴和科学革命时期的数学》讲述了从16世纪末到18世纪初的科学革命开启新篇章的故事。17世纪的数学发展可以描述为:代数学发展为独立学科,笛卡儿创立解析几何,费马开启数论问题,第一台计算机器的建造,无穷小数学的早期历史以及这一学科17世纪在两位巨匠手中成型——天才牛顿创立的流数术,与博学者莱布尼茨创立的微积分。
本书每个部分的末尾,附有一张表格,该表格旨在总结这一部分涉及的数学核心内容与重要成果。
生动的描述得到了许多插图的支持:照片展示了文化和历史背景,世界各地的邮票反映了不同国家和地区对学者及其著作的重视,插图阐释了数学的内在关联。
本书中还有些图片,我们未能查明所有者或版权持有人,我们的相关询问未得到回复。恳请相关权利人及能够协助澄清个案的人士与出版社联系。
各个时期杰出数学家肖像的插图和地图是由传媒学者、共同主编维瑟米勒-科克(Heiko Wesemüller-Kock)负责设计和制作。本书的部分文稿、内容建议,以及全书的视觉设计——今日所说的版式设计,也均出自他手。对此我向他致以诚挚的谢意。
维瑟米勒-科克先生在哥特瓦尔特(Anne Gottwald)女士的协助下,经过非常费力和细致的工作,将提供的照片、幻灯片、素描、线稿、古籍内页与扉页等素材,通过计算机处理成可直接印刷的版式文件,其中尤其包括作者伍辛从其丰富收藏中提供的邮票。为此,谨向两位致以最诚挚的感谢。
我这里还要感谢数学与应用信息学研究所的员工戴维(Bettina David)、罗斯迈尔(Martina Rosemeyer)和赛弗特(Tanja Seifert),还有大学生贝尔(Daniela Baehr)、沃斯(Sylvia Voß)以及科研工作人员卡尔德维(Mark Kaldewey),感谢他们将手稿在计算机上制作成可付印的排版文件。
我特别感谢同事福尔克斯(M. Folkerts)、卡勒(Kahle)、普克特(Purkert)、乌尔里希(Ullrich)和索纳尔(Sonar)对文稿仔细审阅,并提出了补充和修改的宝贵建议,感谢同事贾法里-纳伊尼(Djafari-Naini)和库尼茨奇(Kunitzsch)对“伊斯兰世界的数学”部分所做的注释和更正。
我要特别感谢作者伍辛,感谢他的倾力投入,感谢他认真对待我的建议,并接受我对文字与插图的补充意见和贡献。
我衷心感谢数学与应用信息学研究所所长福斯特(Förster)教授和远程与继续教育中心主任瓦格纳(Wagner)教授在项目实施过程中提供的经济支持。
我还要感谢海德堡施普林格出版社和责任编辑海涅(C. Heine)先生,他们采纳我的各项设想,并使本书拥有精良的装帧制作。我还要感谢科勒(Köhler)女士在将文稿排版为TeX版本过程中提供的支持。
希望本书能够吸引广大的读者,让尽量多的中小学生和大学生消除对数学的恐惧。此外,也让更多人了解到:这门常被视作枯燥、艰深的学科,其实与其他科学、与人类命运、与地球上六千年的文化发展紧密交织在一起。
2008年1月,希尔德斯海姆
海因茨-威廉·阿尔滕(Heinz-Wilhelm Alten)
导言 / 001
第一部分 古希腊、希腊化时期及后古典时期的数学 / 007
第1章 历史小引 / 009
第2章 计数、数字系统和计算 / 013
2.1 爱奥尼亚时期的科学思潮 / 021
2.2 爱奥尼亚时期的自然哲学 / 023
第3章 爱奥尼亚时期的数学 / 033
3.1 泰勒斯 / 034
3.2 德谟克利特 / 036
3.3 希俄斯岛的希波克拉底 / 038
3.4 毕达哥拉斯学派 / 040
第4章 雅典时期的数学 / 045
4.1 柏拉图 / 047
4.2 无理数理论 / 050
4.3 欧多克索斯 / 053
第5章 希腊化时期的数学 / 055
5.1 安提基特拉 / 058
5.2 欧几里得 / 059
5.3 阿基米德 / 064
5.4 阿波罗尼乌斯的圆锥曲线学说 / 071
5.5 托勒玫 / 073
5.6 海伦 / 075
5.7 丢番图 / 078
5.8 帕普斯 / 080
第6章 古罗马时期的数学 / 081
第7章 后古典时期的数学 / 083
第8章 拜占庭时期的“后遗症” / 085
第二部分 伊斯兰世界的数学 / 093
第9章 历史小引 / 095
第10章 中世纪伊斯兰世界的博学之士 / 099
10.1 金迪 / 100
10.2 法拉比 / 101
10.3 比鲁尼 / 103
10.4 西那(阿维森纳) / 105
10.5 鲁世德(阿威罗伊) / 106
10.6 迈蒙(迈蒙尼德) / 107
第11章 花拉子米和《代数学》 / 109
第12章 伊斯兰世界的杰出代数成就 / 117
12.1 艾布·卡米勒 / 118
12.2 卡拉吉 / 119
12.3 萨马瓦尔 / 120
12.4 海亚姆 / 121
12.5 莎拉夫丁·图西 / 124
12.6 奈绥尔丁·图西 / 125
12.7 卡西 / 126
第13章 数的概念 / 129
第14章 数学史研究的新资源 / 135
第三部分 欧洲中世纪的数学 / 141
第15章 历史小引 / 143
第16章 中世纪早期的数学 / 145
16.1 奥古斯丁 / 146
16.2 波伊提乌 / 148
16.3 法兰克王国的繁荣 / 149
16.4 阿尔昆 / 150
16.5 毛鲁斯 / 153
16.6 热尔贝 / 154
第17章 中世纪盛期和晚期的数学 / 155
第18章 经院哲学、大学的创立与认可 / 161
18.1 格罗斯泰特 / 165
18.2 罗杰·培根 / 166
18.3 热尔松 / 168
18.4 布雷德沃丁 / 169
18.5 奥雷姆 / 171
18.6 库萨的尼古拉 / 173
第19章 小结 / 175
参考文献 / 179
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