【編者按】“中國古代數學的貢獻”一文，作者係周向宇院士。在研究專(zhuan) 業(ye) 數學之餘(yu) ，作者將學習(xi) 和研究中國古代數學的心得體(ti) 會(hui) 與(yu) 研究成果整理成文，刊發於(yu) 《數學學報，中文版》2022年第4期。該文闡釋與(yu) 揭示了中國古代數學對華夏文明的貢獻，對國學、語言、文化的影響，以及對現代數學的影響與(yu) 貢獻。“數學大院”公眾(zhong) 號將陸續以推文呈現，讓讀者從(cong) 多方麵領略中國古代數學的成就與(yu) 貢獻。

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以下內(nei) 容節選自“中國古代數學的貢獻”一文第二章，作者係周向宇院士。

所謂國學，應該是以先秦諸子百家學說為(wei) 根基的中國傳(chuan) 統思想、文化、學術體(ti) 係。國學涉及範圍廣泛，包括哲學、文學、政治、經濟、軍(jun) 事、曆史、地理、醫學、建築、書(shu) 畫、音樂(le) 等等，且涉及各個(ge) 時代。

事實上，中國文化對數學的嚴(yan) 謹、嚴(yan) 格、嚴(yan) 密，準確、精確、客觀，非常地推崇。《淮南子·主術訓》說：孔丘、墨翟修先聖之術，通六藝之論。國學的奠基者們(men) 都精通六藝、通曉籌算，他們(men) 將各自的人文思想用數學命題來進行闡釋，反映了人文精神與(yu) 數學精神的交融， 體(ti) 現了中國文化從(cong) 根基上對數學的尊崇。

2.1 古代數學之用

史書(shu) 記載：伏羲女媧持規矩；大禹：左準繩，右規矩，載四時；奚仲：造車之父，利用規矩、準繩造馬車。

“勾三股四弦五”在大禹時期就已經知道了。《史記·夏本紀》記載大禹治水的情形：“左準繩， 右規矩，載四時，以開九州，通九道，陂九澤，度九山。”《淮南子·修務訓》也說：“無規矩，雖奚仲不能以定方圓；無準繩，雖魯班不能以定曲直。”奚仲發明了輪子，是中國的造車之父。如果沒有了規矩，即便是奚仲也確定不了方圓；如果沒有了準繩，哪怕是魯班也確定不了直線。這說明，我國古代很早就使用準繩和規矩這些基本的數學工具，並做出重大應用。

2.2 古代數學源遠流長

周文王演周易；周武王建周朝，周公(儒學奠基人)製禮樂(le) 。數學教育屬六藝(禮、樂(le) 、射、禦、書(shu) 、數)之一，據史料記載，至晚始於(yu) 西周。西周造車技術高超，車輛製造業(ye) 發達，而造車相當依賴數學。劉徽在為(wei) 《九章算術》作注時說：“按周公製禮而有九數，九數之流，則《九章》是矣”。甲骨文中，已有規、矩等字。這些都說明，我國古代數學源遠流長。

2.3 周公與(yu) 商高

《周髀算經》記載周公向商高請教天文測量的有關(guan) 知識：“夫天不可階而升，地不可得尺寸而度，請問數安從(cong) 出？”商高告訴他，關(guan) 鍵在於(yu) 用“矩”。周公感歎：“大哉言數！請問用矩之道。”商高則進一步解釋，通過不同的擺放方式，矩可以實現多種不同的用途：“平矩以正繩，偃矩以望高，覆矩以測深，臥矩以知遠，環矩以為(wei) 圓，合矩以為(wei) 方。”周公稱讚說：“善哉！”

《管子·七法》裏記載了很多管子與(yu) 數學相關(guan) 的內(nei) 容。管仲所說的七法是指：“則、象、法、化、決(jue) 塞、心術、計數”。其中，“計數”包括剛柔、輕重、大小、實虛、遠近、多少，這些問題都與(yu) 數學相關(guan) 。管仲認為(wei) ，想要辦成大事，不可不通曉數學：“不明於(yu) 計數，而欲舉(ju) 大事，猶無舟楫而欲經於(yu) 水險也。舉(ju) 事必成，不知計數不可。”此外，管仲把尺寸、繩墨、規矩、衡石、鬥斛、角量稱為(wei) “法”，這些也是數學。管仲說：“不明於(yu) 法，而欲治民一眾(zhong) ，猶左書(shu) 而右息之。”在管仲治理國家時，數學起了重要作用。

由上述可見，從(cong) 伏羲女媧到大禹，從(cong) 文、武王到周公、管子，從(cong) 中國文化的根基上看，中國的統治者對數學是十分欣賞、重視的。

2.4 孟子的人文思想與(yu) 數學

《孟子·離婁上》說：“離婁之明，公輸子之巧，不以規矩，不能成方圓；……堯舜之道，不以仁政，不能平治天下”。事實上，“不以規矩不能成方圓”是一個(ge) 數學命題(現在已成為(wei) 人們(men) 常用的格言警句)，孟子以此闡述它的核心人文思想“仁”。目前人們(men) 常說“規規矩矩做人做事”，反映了數學的影響。

中國文化看重“圓方”，向有“天圓地方”之說。方圓都是軸對稱圖形，又是中心對稱圖形。中國古代發明了畫圓與(yu) 方的規與(yu) 矩。

《孟子·離婁上》還說：“規矩，方圓之至也；聖人，人倫(lun) 之至也。”這裏，孟子把數學命題和他的人文思想交融為(wei) 一體(ti) ，在他的著作中還能找到許多其他類似的比較、闡述。以下僅(jin) 舉(ju) 幾例：

《孟子·離婁上》：聖人既竭目力焉，繼之以規矩準繩，以為(wei) 方圓平直，不可勝用也；……既竭心思焉，繼之以不忍人之政，而仁覆天下矣。

《孟子·梁惠王上》：權，然後知輕重；度，然後知長短。物皆然，心為(wei) 甚。

《孟子·告子上》：“羿之教之射，必誌於(yu) 彀，學者亦必誌於(yu) 彀；大匠誨人，必以規矩，學者亦必以規矩。”

《孟子·盡心上》：公孫醜(chou) 曰：“道則高矣美矣，宜若登天然，似不可及也。何不使彼為(wei) 可幾及，而日孳孳也。”孟子曰：“大匠不為(wei) 拙工改廢繩墨，羿不為(wei) 拙射變其彀率，君子引而不發， 躍如也，中道而立，能者從(cong) 之。”

《孟子·盡心下》：“梓匠輪輿，能與(yu) 人規矩，不能使人巧。”

這些，都需要對數學有準確的認識，才能更好地理解其意。

2.5 墨子的人文思想與(yu) 數學

墨子是一位百科式科學家。《墨子·經上》說：“圜，一中同長也。”圓就是有一個(ge) 中心到具距離等長的圖形。圓可以用規來實現，所謂“圜，規寫(xie) 交也”(用規寫(xie) 畫的終點與(yu) 始點相交合的封閉軌跡)。“方，柱隅四權(讙)也”(方形即四邊四角相等的平麵四邊形。柱：邊。隅：角。權：均衡、平衡、平均，這裏意味著相等。另外《考工記》中：“九和之弓，角與(yu) 幹權”的“權”也是此意)，“方，矩見交也”(用矩尺畫出相交的封閉圖形)，方可以用矩來實現，這是墨子的公理化定義(yi) 。“有窮”、“無窮”是墨家的常用術語。他給出了力的定義(yi) ，認為(wei) 力是使物體(ti) 運動變化的原因；認識到了重力、杠杆原理；還做了世界上第一個(ge) 小孔成像的實驗，證明光沿直線傳(chuan) 播。

《墨子·法儀(yi) 》還說：“百工為(wei) 方以矩，為(wei) 圓以規，直以繩，衡以水，正以縣。無巧工不巧工，皆以此五者為(wei) 法。”無論是巧匠還是一般工匠，都要遵從(cong) 相同的客觀準則，說明墨子已經認識到了數學的客觀性，以此強調法度的重要性。

墨子的核心人文思想是“天誌”(天的意誌)。《墨子·天誌上》說：“我有天誌，譬若輪人之有規， 匠人之有矩，輪匠執其規矩，以度天下之方圓。曰：中者是也，不中者非也。”墨子把以規矩定方圓，比喻為(wei) 判斷是非，顯然他對數學的精確和嚴(yan) 謹是十分推崇的。後文《墨子·天誌中》還說：“是故子墨子之有天之，辟人無以異乎輪人之有規、匠人之有矩也。”墨子把天誌思想和數學命題聯係對應起來。“中吾規者謂之圓，不中吾規者謂之不圓，……中吾矩者謂之方，不中吾矩者謂之不方。”判別圓和方的規則都很明確，這些思想方法都來自數學。

2.6 荀子的人文思想與(yu) 數學

荀子的一個(ge) 核心人文思想就是“禮”。《荀子·王霸》說：“禮之所以正國也，譬之，猶衡之於(yu) 輕重也，猶繩墨之於(yu) 曲直也，猶規矩之於(yu) 方圓也，既錯之而人莫之能誣也。”這充分反映了荀子對數學的推崇。

《荀子·禮論》：“故繩墨誠陳矣，則不可欺以曲直；衡誠縣矣，則不可欺以輕重；規矩誠設矣， 則不可欺以方圓；君子審於(yu) 禮，則不可欺以詐偽(wei) 。”

我們(men) 知道，有了繩墨就不可欺以曲直，有了衡(秤)就不可欺以輕重，有了規矩就不可欺以方圓，這些都是數學道理。荀子以此來說明“禮”的重要性。

同樣地，《荀子·禮論》接著說：“君子審於(yu) 禮，則不可欺以詐偽(wei) 。故繩者，直之至；衡者， 平之至；規矩者，方圓之至；禮者，人道之極也。”荀子從(cong) 繩、衡、規矩這些數學知識，引申到他的核心人文思想“禮”。隻有對數學的“之至”理解透徹了，才能透徹理解其人文的“之極”。

2.7 管子的人文思想與(yu) 數學

管仲治理國家時應用了數學，他的人文思想也是用數學語言來表征的。《管子·法法》說：“規矩者，方圓之正也，雖有巧目利手，不如拙規矩之正方圓也……，故雖有明智高行，倍法而治，是廢規矩而正方圓也。”這裏，管仲用數學語言來闡釋背法而治的後果。

《管子·形勢解》：“奚仲之為(wei) 車器也，方圜曲直皆中規矩鉤繩，故機旋相得，用之牢利，成器堅固。明主，猶奚仲也，言辭動作，皆中術數，故眾(zhong) 理相當，上下相親(qin) 。巧者，奚仲之所以為(wei) 器也，主之所以為(wei) 治也。”

“以規矩為(wei) 方圜則成，以尺寸量長短則得，以法數治民則安。”

《管子·七臣七主》：“法律政令者，吏民規矩繩墨也。夫矩不正，不可以求方；繩不信，不可以求直。”

2.8 韓非子的人文思想與(yu) 數學

韓非子也是法家的代表人物，他十分推崇“法術”，他也借用規矩、尺寸等數學語言來闡述“法”，他的數學思想和人文思想是交融在一起的。韓子引繩墨，切事情，明是非。------《史記·老子韓非列傳(chuan) 》。

《韓非子·用人》：“釋法術而任心治，堯不能正一國；去規矩而妄意度，奚仲不能成一輪；廢尺寸而差短長，王爾不能半中。使中主守法術，拙匠守規矩尺寸，則萬(wan) 不失矣。”

《韓非子·飾邪》：“夫懸衡而知平，設規而知圓，萬(wan) 全之道也。……釋規而任巧，釋法而任智，惑亂(luan) 之道也。”

2.9 法律與(yu) 數學

唐代吳兢的《貞觀政要·公平》提到：“法，國之權衡也，時之準繩也”；《淮南子·主術訓》說：“法者，天下之度量，而人主之準繩也”。目前我國的法徽、人民法院院徽含有權衡；時至今日，我們(men) 仍說“以法律為(wei) 準繩”，可見古代數學的影響。度量、權衡、準繩都是數學，被用於(yu) 法律。反映了中國文化對數學嚴(yan) 謹、規範、精確的推崇。

2.10 先賢們(men) 的數學觀

先賢們(men) 為(wei) 什麽(me) 重視數學？先賢們(men) 顯然希望自己的學說無論在哪裏用、在什麽(me) 時候用、誰來用，都有一致性，不會(hui) 因地、因時、因人而異，能反映客觀性、普適性。而數學的一個(ge) 重要特點就是客觀性與(yu) 普適性，數學命題具長期生命力，其正確性不會(hui) 因時因地因人而改變。這也是為(wei) 什麽(me) 先賢們(men) 建立的學說直到今天仍有強大的生命力。這反映出中國文化對數學思想、方法、能力的看重。

2.11 籌算與(yu) 語言

籌算對中國語言有很重要的影響。我認為(wei) ，像運籌帷幄、技高一籌、略勝一籌、一籌莫展等成語，都源自於(yu) 籌算。運字特征：運的對象從(cong) 一處到了另一處，發生了位移。籌算的過程是把算籌從(cong) 袋中取出，移到桌上進行運算，這正是運籌。“運籌帷幄”，字麵意思是說在軍(jun) 帳裏進行籌算，進而引申為(wei) 在戰鬥中進行謀劃、策劃。在我看來，“技高一籌”、“高出一籌”和“略勝一籌”的本意，並不是比較兩(liang) 人的籌碼多少，而是比較兩(liang) 人的籌算能力，你會(hui) 把籌擺弄在正確的位置上， 也就是你的籌算能力更強，你就“技高一籌”、“高出一籌”或“略勝一籌”。“展”字特征：展的對象展前沒看見，展後看見了。算籌本是放在袋中的，沒看見，做籌算時需把算籌取出，擺在桌上演算，就能看見了，所以做籌算就是一個(ge) 展籌的過程。“一籌莫展”是說，做籌算時連算袋裏一根籌都拿不出來擺在正確的位置，說明完全不會(hui) 做，比喻一點辦法都想不出，一點計策也施展不了。

此外還有很多與(yu) 算籌有關(guan) 的詞語，例如統籌、籌款、籌辦、籌備、籌措、籌劃、籌集、籌建、籌借、籌碼、籌謀、籌拍、籌商、籌資、籌組等等。簡簡單單、隨隨便便的辦理不能稱為(wei) 籌辦，籌辦得要是有謀劃、有思考、動了腦筋的辦理。

數學對中國語言的影響還有很多例子。比如建築工匠、尤其是泥木工需要使用數學工具，離開了“準繩”便無法工作， 所以“準繩”後來被引申為(wei) 必須遵守的法規。

如今的許多詞語都與(yu) 數學中的準繩有關(guan) ，例如：準則、準確、準時、準保、標準、水準、準點、準信、準數、對準、瞄準、保準、放之四海而皆準，繩正、繩之以法、繩墨之言、繩愆糾謬。

再比如常規、規則、規範、規定、蕭規曹隨、循規蹈矩，上策、獻策、策劃、策反、策應、策動、束手無策、出謀劃策，權衡、權度、衡量、衡定(評定)等詞語，也都源自於(yu) 數學中的規、矩、策、權、衡等。

2.12《周易》中的數學

《周易》記載：“上古結繩而治，後世聖人易之以書(shu) 契。”從(cong) 結繩計數到符號計數，《周易》可謂是二進製的濫觴，書(shu) 中顯現了對稱和對偶的思想。比如陰和陽。上述提到的“探賾索隱，鉤深致遠”也是出自《周易》。《周易》對中國哲學的發展起到了重要的作用，是一部具有科學思想的深刻巨著。

2.13 老子的人文思想與(yu) 數學

原文載於(yu) 《數學學報，中文版》2022年第四期，由編輯部授權轉載。

來源：數學大院