美索不达米亚数学

“美索不达米亚”一词是希腊语,意思是“两河中间的地方”,它西接阿拉伯沙漠,东邻扎格罗斯山脉,就是现在的伊拉克境內的幼发拉底河及底格里斯河之间的流域。它也是人类早期文明发祥地之一。

很早以前,人类就在那里生息繁殖,建立了巴比伦等古国,并且创造了辉煌的美索不达米亚文化。一般称公元前19世纪至公元前6世纪间该地区的文化为巴比伦文化,相应的数学属巴比伦数学。

   

古巴比伦时代的科学以数学和天文知识较为发达,他们使用的计数法是十进位和六十进位法。由巴比伦人创造的六十进位制一直沿用到现在。六十进位制的产生,可能与他们研究的天文学有很大的关系,他们在计算周天的度数和计时使用六十进位法,至今为全世界所沿袭。

巴比伦泥版记录的故事

这一地区的数学传统上溯至约公元前二千年的苏美尔文化,后续至公元1世纪基督教创始时期。对巴比伦数学的了解,依据的是于19世纪初考古发掘出的楔形文字泥板。19世纪前期,人们在亚洲西部伊拉克境内发现了50万块泥版,上面密密麻麻地刻有奇怪的符号。这些符号实际上就是巴比伦人所用的文字,人们称它为“楔形文字”。科学家经过研究发现,泥版上记载的,是巴比伦人已获得的知识,其中有大量的数学知识,大约有300块是纯数学的内容,其中约200块是各种数表 ,包括乘法表、倒数表、平方和立方表等。从这些历史资料中,人们发现:在公元前2100年左右,美索不达米亚人已有了乘法表,其中使用着六十进位制的算法。

远古的人最初用石块、绳结记事,后来又用手指计数。一个指头代表1,两个指头代表2,…,到数到10时,就要重新开始。由此巴比伦人产生了“逢十进一”的概念。又因为,一年中月亮有12次圆缺,一只手又有5个手指头,12×5=60,这样他们就又有了每隔60进一的计数法。在泥版上,巴比伦人用“▼”表示1,用“<”表示10,其他数通过▼和<的组合实现。比如35,就是用:
    <<<  ▼▼
       ▼▼▼ 
来表示的。由于没有表示零的记号,这种记数法是不完善的。

这种计数方法也影响了后人,我们现在的十进制和六十进制,就是从这里来的。比如,1米=10分米,1分钟=60秒。

在公元前1600年前的一块泥板上,记录了许多组毕达哥拉斯三元数组,即勾股数组。据考证,其求法与希腊人丢番图的方法相同。   在公元前1600年前的一块泥板上,记录了许多组毕达哥拉斯三元数组,即勾股数组。据考证,其求法与希腊人丢番图的方法相同。

巴比伦泥版上有这样一个问题:兄弟10人分5/3米那的银子(米那和后面的赛克尔都是巴比伦人的重量单位,其中1米那=60赛克尔),相邻的兄弟俩,比如老大和老二、老二和老三,……,所分银子的差相等,而且老八分的银子是6赛克尔,求每人所得的银子数量。从这个例子可以看出,巴比伦人已经知道了“等差数列”这个概念。 

古巴比伦人还掌握了许多计算方法,并且编制了各种数表帮助计算。在这些泥版上就发现了乘法表、倒数表、平方和立方表、平方根表和立方根表。像乘法表,现在的学生还在背诵呢!

大约在六千年前,古巴比伦人做出了世界上第一个轮子。这是人类史上最伟大的发明之一!由轮子我们可以联想到古巴比伦人那时就一定掌握了圆的知识,但实际上,他们使用的圆周率是3,是一个很粗略的值。他们非常熟悉等分圆周的方法。尽管古巴比伦人使用的圆周率的值不如埃及人使用的3.14精确。但是在远古,能利用圆的知识做轮子已经是很了不起的几何应用了。

古巴比伦人已掌握了初步的几何知识,知道计算简单平面图形面积和简单立体体积的方法。他们会把不规则形状的田地分割为长方形、三角形和梯形来计算面积,也能计算简单的体积,已经会应用勾股弦定理,并能计算截头方锥体的体积。古巴比伦的几何属于实用性质的几何,多采用代数方法求解。他们有三角形相似及对应边成比例的知识。

古巴比伦人在天文方面要比埃及人先进,他们把太阳在天上一昼夜经过的轨道分成三百六十度。后来又把这种分法应用于一切圆形物体。他们已经会区分恒星和行星,给五个行星起了专门名称,这就是金星、火星、木星、水星、土星。在一部五千年前献给巴比伦国王的占星学著作里,已经列出了一个很长的蚀亏表,表中关于日食和月食的日期相当准确。

古巴比伦人的代数知识也相当丰富,他们会解含有三个未知数的方程式。古巴比伦人主要用文字表达,偶尔使用记号表示未知量。有一道最古老的问题就是已知正方形面积与边长的差,求正方形边长。古巴比伦人还讨论了某些三次方程和可化为二次方程的四次方程。

古巴比伦人早在公元前三世纪就经常用数学方法记载和研究天文现象,例如记录和推算月球与行星的运动,他们将圆周分为360度的做法一直沿用至今。当时的历法为太阴历,将一年分为12个月,一昼夜分为12时,一年分为354日。为适应地球公转的差数,已经知道设置闰月。古巴比伦人在天象观测方面的长期积累,使后来的新巴比伦人能预测日月蚀和行星会冲现象,并进一步推算出一年是365日6时15分41秒,比近代的计算只多了26分55秒。另外古巴比伦人也知道如何区别恒星与行星,还将已知的星体命名。

总之,巴比伦人的数学成就对后来数学的发展产生了巨大的影响。