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聊聊代数之父,及波斯-阿拉伯人对现代科学萌发的历史贡献

(2025-06-08 22:24:00) 下一个

公元9世纪初,唐末时期,阿拔斯王朝的哈利发,马蒙,在巴格达创办了著名的智慧馆(Bayt al-Hikmah),公认的自公元前3世纪亚历山大博物馆之后,世界最重要的学术机关。智慧馆主要学术带头人之一的,波斯学者花拉子米(al-Khwārizmi,Abū Ja'far Muhammad IbnMūsā),是一位与我们今天的数字文明直接关联,不可或缺的重量级历史人物。

我最早接触的英语技术单词之一是algorithm。学会的第一门计算机语言是1960s诞生于欧洲的ALGOR-60。我有一本翻卷了页的《英汉计算技术词典》(当时国内的计算机专业的学名还是源自苏联的“计算技术”,老毛子纯数学学霸排的鄙视链可见一斑),里面没有半点关于algorithm词源的知识。为了便于记住英语单词的拼写,我想当然地猜algorithm与arithmetic和logarithm都来自拉丁语,共享一个计算的词根。后来读了一点科技史的资料,才发现algorithm是花拉子米(al-Khwārizmi)的名字被拉丁化后的“algorism”的英语拼写。

820年前后,在巴格达的智慧馆,花拉子米编著了两部传世之作:《计算术》和《代数学》。《计算术》的阿拉伯文是Al-kitab al-?isāb al-hindī[(《印度算术书》The Book of Indian Computation),该书介绍了印度十进制符号和记数法,以及十进制的加减乘除和求根的算法。因为这本书正文的第一句是“花拉子米说”,所以在被翻译成拉丁文时,书名就成了《花拉子米的印度计算法》,或简称《花拉子米》(algorithm)。

除了四则运算的法则,花拉子密还展示了如何求平方根和π。这些方法明确、机械规则、精准、因而易学、运算效率高、结果可靠。经过三、四百年的时间,印度-阿拉伯数字和十进制计算方法逐渐被欧洲人采用,他们就以《计算术》作者的拉丁名algorism,来称呼这一套舶来的十进制运算系统。

Algorism再译成英文就成了Algorithm,它今天的词义就是计算机科学的基础:算法。严格地讲,计算机算法的科学定义还要再等一千多年,由图灵在1936年确定,人类从此才对原来只有直觉印象的算法有了彻底深刻的理解。

花拉子米的另一部著作更伟大,至少从数学史观来看,那就是Al-kitāb al-?abr waal-muqābalaThe Book on Calculation by Completion and Balancing),书名中al-?abr(或者al-Jabr)的拉丁拼法就是Algebra,汉译《代数学》。这本书奠定了花拉子米的“代数之父”的地位。

早在四千年前,古巴比伦的抄写员就已经记载了今天被称为二次方程求解的方法。在《几何原本》的第二卷中,欧几里得对这种问题也给出了求解方法。但是一直要等到花拉子米的工作出现,代数学才真正成为一门单独的学科。《代数学》历史上首次系统地讨论了二次方程的处理方法。在随后的几个世纪里,阿拉伯学者们将代数学的工作推广到线性方程组的求解、一些特殊形式的高次方程求解,以及对多项式方程逼近的一般办法。

花拉子密依旧采用文字叙述的方式来表达方程,与古印度、古中国的数学家一样。未知数是单词,方程是句子,问题是段落。但在1200年前后,《代数学》传入欧洲后不久,代数中方程的表达就符号化了,变得越发抽象和强有力。再后来,符号化的代数与几何学相结合,产生了一个更加强大的混合体——解析几何。解析几何引出了一系列新曲线,对这些曲线的研究又带来了微分学。从这段数学发展史来看,我们是否可以说,阿拉伯代数是微积分的曙光?

网友们喜欢争论中医的科学价值。我认为古医学著作今天只有历史意义,其科学价值随时间趋于零。而数学是永恒的。

早期的数学通史很少提及东方文献。对阿拉伯语数学文献的重视程度是随着时间而增长的。1888年初版的鲍尔(Rouse Ball)的《数学简史》(A Short Account of History of Mathematics)中把阿拉伯数学列为一章,印度数学只是这一章中的一节,这是为了阿拉伯数学做铺垫的。鲍尔把花拉子米的英文名字翻译为Alkarismi。早期数学史著作压根都不提中国数学。

阿拉伯学界也是恨铁不成钢,追问为什么阿拉伯世界只是一个二传手,没能赶上现代科学的大潮。这个问题之于阿拉伯知识分子,犹如李约瑟之问之于中国知识分子。

下面是BBC “Ideas”栏目讲algorithm的故事的短片。

 

 

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