酷爱数学的皇帝
康熙(1654~1722)名愛新覺羅·玄燁,滿清入關后的第二代皇帝,其文治武功在中國歷代帝王中首屈一指,堪稱秦始皇以來兩千年間最偉大的君主。他8歲繼位,14歲親政,在位61年,享年69歲,是中國歷史上有文字記載以來,在位時間最長的一位君主。
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康熙不僅文武兼備,而且好學勤政,妥善處理民族之間的關系,從而開創了康乾盛世,促進了清朝初年社會經濟的發展,奠定了中國多民族統一國家的疆域。而更令人驚訝的是,康熙還被稱為“最博學的皇帝”。他博覽群書、學識淵博,不僅諳熟儒家典籍,而且通曉音律、自然、天文、地理,其中又對抽象深奧的數學情有獨鐘,表現出過人的天賦造詣并取得相當成就,為中國古代數學發展作出極大貢獻,這在中國古代封建皇帝中絕無僅有。
據史料記載,康熙皇帝在位時,經常請懂數學的外國人給他講西洋數學,當時宮廷內聚集著許多數學家,形成了良好的學習氛圍,而好學勤思的康熙皇帝在其中顯露出對知識的渴求和思考。
下面的這則史實就能說明問題:康熙皇帝曾拜比利時的傳教士南懷仁為師學習數學。可以想象,面對一個漢語和滿語水平極其有限的外國老師和嚴謹抽象的數學知識,天資聰穎的他會面對許許多多的困難,教者表達描述上就力不從心,學者弄清理解更是難上加難,聽這樣的數學授課可一點也不輕松,所以康熙常常被搞得暈頭轉向。怎樣才能讓老師講的東西易于接受呢?經過一番思索,康熙向老師建議將未知數簡潔地翻譯為“元”,最高次數翻譯為“次”(限整式方程),使方程左右兩邊相等的未知數的值翻譯為“根”或“解”……,皇帝的建議當然是應該重視的,不過當南懷仁開始真正使用這些帶有獨創性的數學名詞時,他才驚異地發現,用這些新術語表達是多么的方便,與自己原先使用的煩瑣詞語有著天壤之別,這簡直是了不起的發明。對皇帝刮目相看的他記下了這幾個便于理解和記憶的數學術語,并流傳沿用至今。如今我們學習解方程時,總會碰到“元”、“次”、“根(解)”等術語,這些術語就是康熙皇帝所創。
另據史書記載,康熙皇帝在位時期,還經常與當時中國的數學家探討數學問題,當時的皇家翰林院大學士陳厚耀就是與其頻繁交往的一位。康熙皇帝在1705年召見了清朝第一歷算家梅文鼎,親自問數學,后來還召梅文鼎的孫子梅瑴成入宮,教導他數學,到了晚年建議編纂一部融合中國和西歐數理科學的書。于是在康熙的倡導下,由陳厚耀等人牽頭,何國宗、梅瑴成等數學家編纂了一部清朝最著名的數學百科全書《數理精蘊》,此書對日本的數學產生極大的影響,這本書有“欽定”兩字,表明此書是康熙皇帝親自確定編纂的。
另外,在北京圖書館藏有康熙時期所著的《三角形論》一書,書上標有“御纂”二字,表示康熙當時親自參與了這本書的編輯。2003年,由清康熙年間一流數學家陳厚耀修撰的專著《陳厚耀算書》在西安被發現,這是迄今發現的第二部康熙數學著述,此消息引起了廣大歷史、數學愛好者的濃厚興趣。這本數學專著全書分為六冊,由康熙口授、陳厚耀筆錄的“以積求勾股”屬于第六冊中“勾股圖解”的一篇。在“積求勾股法”中康熙論述了5種求解直角三角形問題的解法,并以其中“以積求勾股”作為標題,同時加以“欽授”字樣,表明了這個方法是康熙的發明創造。他也成為中國歷史上有據可考的唯一對數學問題提出解法的帝王。
康熙皇帝為何能在數學上取得如此成就,只要我們到故宮博物院里去看一看就能得到答案。為了便于數學教學,康熙皇帝特制了一個楠木炕桌。桌面上刻著各種直線、斜線、橫線,并標志著許多數字以及精確度為千分之一的分厘尺。一塊上刻著“開平方”和“求圓半徑”字樣,另一塊刻有“開立方”和“求球半徑,又測米堆”字樣。這個炕桌至今仍保存在故宮博物院,足見康熙皇帝對數學的酷愛和重視。
由此就不難理解,在中國歷史上,皇帝主動學習數學的就很少,而有著述者更是鳳毛麟角,從迄今數學史研究的情況看,康熙對數學的喜愛在中外歷史上都是罕見的,也是中國歷代帝王中唯一留有數學著作的人,康熙作為帝王在數學史上留下了令人贊嘆的一頁。
似乎是冥冥之中注定,又似乎說明無獨有偶,與古老東方遙遙相對的西方,在數十年后也出現了一位與數學結緣的君主,他那就是赫赫有名的法蘭西第一帝國皇帝拿破侖。拿破侖·波拿巴(1769~1821),是19世紀著名軍事家、政治家,但這位叱咤風云的人物同時還是位數學家卻鮮為人知。
事實上,拿破侖風起云涌、波瀾壯闊的傳奇生涯與數學有著不解之緣,與數學相關的背景揮之不去。拿破侖出生于科西嘉島的平民家庭,少年時期就對數學產生濃厚興趣。10歲進入布里埃納軍校學習,檢察官一年一度例行檢查每個學生的學科成績,對拿破侖的評價報告就寫著“他在數學方面成績非凡”。
1784年,著名數學家拉普拉斯發現拿破侖的數學才華,這成為他報考法國皇家陸軍學院的一個重要原因。在炮兵專業學習期間,勤奮努力的拿破侖掌握了大量的數學知識,并于次年以優異成績提前畢業。后來,他在服役期問撰寫的一篇彈道學論文,其中嚴密的數學推導和計算,就證實了他過硬的數學功底。拿破侖在數學方面的過人素養和非凡造詣,在他擔任炮兵軍官時大放異彩。
1805年,拿破侖率軍與普魯士、俄國聯軍在萊茵河南北兩岸對陣。兩軍都想向對方陣地開炮,但是不知寬度的萊茵河成了雙方的阻礙,沒有精確射程的炮擊成了浪費彈藥的競賽,戰爭陷入到僵持狀態。在這種情況下,誰能最先測量出河的寬度,就能占得先機。拿破侖為了解決這個難題每天遠眺萊茵河,在岸邊來回踱步。有一次,他偶然發現對岸的邊線(北岸線)恰巧擦著自己戴的那頂軍帽的邊沿,于是靈機一動計上心來。他在這個地點做了個記號,然后沿著萊茵河的垂直方向一步一步往后退,一直退到萊茵河南岸線也擦著自己的軍帽沿,便停下來又做了個記號。接著,拿破侖命令部下丈量出這兩個記號之間的距離,士兵們不明就里,拿破侖微笑著回答:“這就是萊茵河的寬度。”當天傍晚,經過重新校準的法軍大炮一齊向對岸敵軍陣地射擊。炮彈就像長了眼睛般命中敵營。敵人頓時全線潰敗,法軍憑借拿破侖的數學智慧大獲全勝。
據說,拿破侖對幾何學有著特別的興趣。在他統治法國之前,曾與法國大數學家拉格朗日及拉普拉斯一起討論過幾何問題。拿破侖的過人才智和真知灼見竟使數學家們驚服,以至于他們一起請求:“將軍,你來給大家上一次幾何課吧!”這樣的說法似乎有吹捧夸張之嫌,不過,拿破侖對幾何的情有獨鐘卻有據可查。
史料記載,拿破侖攻占意大利之后,把意大利圖書館中有價值的文獻,包括歐幾里德的名著《幾何原本》都送回了巴黎。當他閱讀了意大利數學家馬克羅尼的幾何著作后,就給法國數學家提出過“如何僅用圓規將已知圓心的圓周四等分”的問題,后被法國數學家曼徹羅尼所解決,其巧妙思路至今仍為廣大數學愛好者津津樂道。
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