古埃及的数学有哪些成就?
古埃及的数学有哪些成就?
希腊的历史学家希罗多德(Herodotus约公元前484 —424)在《历史》一书中明确指出:“塞索特拉斯Sesostris)① 在全体埃及及居民中间把埃及的土地作了一次划分。他把同样大小的正方形的土地分配给所有的人,而要土地持有者每年向他缴纳租金,作为他的主要税收。如果河水泛滥,国王便派人调量损失地段的面积。这样,他的租金就要按照减少后的土地的面积来征收了。我想,正是由于有了这样的做法,埃及才第一次有了几何学。”而希腊人又从那里学到了它②,希腊数学家德谟克利特(Democritus 约公元前460—357年)也曾指出:“我不得不深信,几乎埃及人都会画证明各种直线的图形,每个人都是拉绳定界的先师。”
所谓拉绳定界先师(harpedonaptai)大概是指以拉绳为主要工具的测量师。
埃及人为了促进农业生产的发展,必须注意尼罗河的泛滥周期,在实践中,积累了许多天文知识。譬如他们注意到天狼星和太阳同时出没之时,就是尼罗河洪水将至之兆。并把天狼星的两个清晨上升的间隔当作一年,它包含365天。把一年分成12个月,每个月是30个昼夜。并逐步探索出用日晷来测量时间。大约在公元前1500年就已经使用了水钟 — 漏壶,它是底部有洞的容器。把这个容器灌满水,水从下面的孔里流完的这段时间为计算时间的单位。
建造著名的金字塔,可推知是公元前四、五千年前的事。根据对其结构、形态的研究,可知,当时埃及人掌握了很多几何知识,致使底边的长度的误差仅仅是1.6厘米,是全长的 ,基底直角的误差只有12”或直角的 。金字塔的四个面正向着东南西北,底面正方形两个边与正北的偏差,一个仅仅是2’30”,一个是5’30”,这类的实际建筑,推动了埃及数学计算的发展。
综上,实际生产、 生活的需要,促使埃及数学的产生。
二、研究埃及数学的依据
古埃及人创造出他们自已的几套文字。其中一套是形象文字,“象形文字”这个词源于希腊文,意思是:神圣的文字。自公元前2500年左右起,开始使用象形文字的缩写,称作僧侣文(hieratic Writing)。
1、兰德纸草书
埃及的数学原典就是由象形文字书写而成。其中,对考察古埃及数学有重要价值的是“兰德纸草书”,这种纸草书是在底比斯(Thebes)埃及古都的废墟中发现的。1858年由兰德(A·H·Rhind)购买,尔后,遗赠给伦敦大英博物馆。因此,叫做兰德纸草书。这种纸草书长550厘米,宽33厘米,摹本出版于1898年。
这部纸草书是根据底斯人统治埃及时(公元前1800年以后)写成的,这是由僧人阿梅斯(Ahmes)所著,正象他所说,是根据埃及中王国时代(公元前2000 —1800年)的材料写成的。
这部草纸书的出现,对埃及的文化产生了重大影响,著者声称这是一部“洞察一切事物的存在,彻底研究一切事物的变化,揭示一切秘密……”的经典。实际上,只是传授“数”的秘密的“分数”计算。全书分为三部分,一是算术;二是几何;三是杂题。共有85题,记载着劳动人民所迂实际问题。例如,对劳动者酬金的分配;面积和体积的计算;不同谷物量的换算等等。其中,也含有纯粹的理论问题,例如,分数的难题计算等。
2、莫斯科纸草书
莫斯科纸草书是在1893年由罗斯收藏者获得的。于1912年转为莫斯科博物馆所有。这份纸草长550厘米,宽8厘米,共记载着25个问题。由于卷首遣失,书名无法考证。历史学家6. A土拉叶无(JiypaeR1868 — 1920)在1917年的B.B. 斯特卢威 ( CTPyBe1891— 1964年 ) 在1930年对纸草书进行了研究、后者完成了出版工作。
三、埃及数学的应用及对数学发展的贡献
1、埃及人对数学的应用
埃及的数学是从实际生产、生活产生的,他们又把所获得的数学知识应用于实践。
埃及人把数学应用到管理国家和教会的事务中。譬如,确付给劳役者的报酬,求谷仑的容积和田地的面积,征收按土地面积估出的地税,计算修造房屋和防御工程所的砖数。
把学应用于酿酒等方面的计算。利用术语“比数”(pesu),即,一单位谷物生产出酒的量或面包的个数。按下面方法计算:
谷物的量 × 比数 = 酒量 (或面包的个数)
在这些简单计算中,需要进行单位的换算。
把数学应用于天文的计算中。从第一朝代开始,尼罗河就是埃及人的生命源泉,力求准确预报洪水到来的日期,要进行大量地计算。他们把几何知识结合起来,用于建设神庙,使一年里某些天的阳光能以特定方式照射到庙宇里。
2、埃及人对数学发展的贡献。
当我们回顾埃及数学的生产与发展时,不难看出他们对后世数学发展做出了一定贡献。其中,对数学发展产生重大影响的希腊数学,也曾借鉴过埃及数学。譬如,希腊人曾学习过埃及的特定方式乘法和单位分数的计算。
埃及人没有把零散的数学知识系统化,使之成为一门独立学科,而只是做为一种工具。把形式上没有联系的简单法则,用于解决人们在日常生活中所碰到的问题。埃及人对数学的主要贡献,我们做如下归纳:
⑴ 基本完成特定方式的四则运算,并且把它们推广到分数上,已经有了求近似平方根的方法。
⑵ 他们能够用算术方法处理一次方程的某些类型的二次方程问题。
⑶ 他们已经有了算术级数和几何数的知识。
⑷ 在几何方面,得到了某些平面图形和立体图形的求积方法。
⑸ 得到了较好的圆周率值(当时),正确认识把圆分为若干相等部分的问题
⑹ 他们已经熟悉了比例的基本原理,某些数学史家还认为埃及数学有三角函数的萌芽
埃及是世界上文化发达最早的几个地区之一,位于尼罗河两岸,公元前3200年左右,形成一个统一的国家。尼罗河定期泛滥,淹没全部谷地,水退后,要重新丈量居民的耕地面积。由于这种需要,多年积累起来的测地知识便逐渐发展成为几何学。
公元前2900年以后,埃及人建造了许多金字塔,作为法老的坟墓。从金字塔的结构,可知当时埃及人已懂得不少天文和几何的知识。例如基底直角的误差与底面正方形两边同正北的偏差都非常小。
现今对古埃及数学的认识,主要根据两卷用僧侣文写成的纸草书;一卷藏在伦敦,叫做莱因德纸草书,一卷藏在莫斯科。
埃及最古老的文字是象形文字,后来演变成一种较简单的书写体,通常叫僧侣文。除了这两卷纸草书外,还有一些写在羊皮上或用象形文字刻在石碑上和木头上的史料,藏于世界各地。两卷纸草书的年代在公元前1850~前1650年之间,相当于中国的夏代。
埃及很早就用十进记数法,但却不知道位值制,每一个较高的单位是用特殊的符号来表示的。例如111,象形文字写成三个不同的字符,而不是将 1重复三次。埃及算术主要是加法,而乘法是加法的重复。
他们能解决一些一元一次方程的问题,并有等差、等比数列的初步知识。占特别重要地位的是分数算法,即把所有分数都化成单位分数(即分子是1的分数)的和。
莱因德纸草书用很大的篇幅来记载2/N(N从5到101)型的分数分解成单位分数的结果。为什么要这样分解以及用什么方法去分解,到现在还是一个谜。这种繁杂的分数算法实际上阻碍了算术的进一步发展。
纸草书还给出圆面积的计算方法:将直径减去它的1/9之后再平方。计算的结果相当于用3.1605作为圆周率,不过他们并没有圆周率这个概念。根据莫斯科纸草书,推测他们也许知道正四棱台体积的计算方法。总之,古代埃及人积累了一定的实践经验,但还没有上升为系统的理论。
古埃及在数学上有非凡的成就,他们的伟大建筑艺术和天文历法科学都有高超的数学成就密不可分.1858年英国人亨利就发现了著名的“阿赫摩斯纸草卷”,在古埃及语中的意思为阐明对象中一切黑暗秘密事物的指南.记录了58个关...
金字塔