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第3章 最早的天文学专著──《周髀算经》

《周髀算经》是中国流传至今最古老的一部天文学著作,是解释天地高远深厚的记录,给出了测量天体的方法。《周髀算经》提出了著名勾股定理的公式与证明,对后世数学科学的发展起到了重要作用。

《周髀算经》是我国古代十大算经之首,原名《周髀》,是中国现存最早的一部天文学典籍。《周髀算经》成书时间大约在两汉之间 (公元前后),也有史家认为它出现更早,是孕于周而成于西汉。

人们常常把《周髀算经》当成一部数学专著,其实,《周髀算经》是一部天文著作,其中大部分的记载与天文学的计算有关。书中为讨论天文历法,而叙述一些有关的数学知识,重要的题材有勾股定理、比例测量与计算天体方位所不能避免的分数四则运算,主要阐明当时的盖天说和四分历法。

盖天说是中国古代最早的一种宇宙结构学说。这一学说认为,天是圆形的,像一把张开的大伞覆盖在地上,地是方形的,像一个棋盘,日月星辰则像爬虫一样过往天空,因此这一学说又被称为“天圆地方说”。盖天说认为,日月星辰的出没,并非真的出没,而只是离远了就看不见,离得近了就看见它们照耀。到了《周髀算经》的写作年代,已经形成一个完整的、定量化的体系。它反映了人们认识宇宙结构的一个阶段,在描述天体的视运动方面有一定的历史意义。

在晴朗的夜晚仰望星空,你可能会想知道天到底有多高呢?其实,几千年前,我们的祖先就已经思考这个问题了。在《周髀算经》中有这样一个故事:一天,周公问当时的数学家商周:“天有多高?”商周想了想说:“用‘勾三股四弦五’的方法可以计算出来天有多高。”那么,什么是“勾三股四弦五”呢?你可以在纸上画一个长方形,长3厘米,宽4厘米,然后将对角用直线连接起

来,这样就会出现两个直角三角形,量一量这条对角线线,一定是5厘米。这就是我们今天所知道的勾股定理,又名“商高定理”或“毕达哥拉斯定理”。

在《周髀算经》中,还记载了古人怎样用简单的方法计算出太阳到地球的距离。据记载,太阳距离的求法是:先在全国各地立一批八尺长的竿子,夏至那天中午,记下各地竿影的长度,得知首都长安的是一尺六寸;距长安正南方一千里的地方,竿影是一尺五寸;距长安正北一千里则是一尺七寸。因此知道南北每隔一千里竿影长度就相差一寸。又在冬至那天测量,长安地方影长一丈三尺五寸。《周髀算经》取夏至与冬至间,竿影刚好是六尺的时候来计算,得出的答案是十万里。这十万里,就是《周髀算经》所记载的太阳与地面距离。我们知道,地球和太阳的距离约为一亿四千九百五十万公

知识小百科

算经十书

“算经十书”是指汉、唐一千多年间的十部著名数学著作,它们曾经是隋唐时候国子监算学科的教科书。这十部算书分别是:《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《五曹算经》、《孙子算经》、《夏侯阳算经》、《张邱建算经》、《五经算术》、《缉古算经》和《缀术》

。宋代刊刻《算经十书》时,《缀术》和《夏侯阳算经》已失传,于是用《数术记遗》代替《缀术》,用《韩延算术》代《夏侯阳算经》,仍称为《夏侯阳算经》。