劉徽
劉徽，中國魏晉時期數學家，生平不詳。魏景元四年（263年）著有《九章算術注》10卷。[1]
| 劉徽 | |
|---|---|
| 數學家 | |
 | |
| 國家 | 三國魏 |
| 時代 | 三國 |
| 姓 | 劉 |
| 名 | 徽 |
| 出生 | 不詳 |
| 逝世 | 不詳 |
| 著作 | |
| 《九章算術注》、《海島算經》等 | |
家世
編輯郭書春主張，劉徽有可能是梁敬王劉定國之孫菑鄉侯劉逢喜的後裔。[2]吳文俊《中國數學史大系》亦同意此說法。[3]:55-56
籍貫
編輯關於劉徽的資料甚少，正史和其他史籍中都沒有此人的傳記資料。其生平資料主要可見於其本人的著作和零散的史料，依靠學者推測。[4]:14籍貫方面，《宋史·禮志》中記述：「於是中書舍人張邦昌定算學：封.......魏劉徽淄鄉男」。學者據此記載有不同的看法。[4]:11
山東鄒平縣說。《中國大百科全書》（第二版）[1]、郭書春[5]、沈康主此說。郭書春《劉徽籍貫考》中，據《漢書》、《元豐九域志》、《金史》、《山東通志》等史籍，主張淄鄉在今天山東鄒平縣境。沈康以山東鄒平縣的地里位置，和劉徽《海島算經》題文的地里描述，同樣主此說。[4]:10-14
山東淄博淄川說。吳文俊《中國數學史大系》 （此節由白尚恕執筆）則持此說，《中國數學史大系》認為今山東淄博市淄川區有淄城鎮，有可能就是宋金時的淄鄉鎮。[3]:55-56
此外，學者有其他的看法。嚴敦傑《劉徽簡傳》中認為：「祀典各封爵並不十九均據各人里貫為之，其中見於史傳的而有里貫的一般相符，如沒有里貫的一是推測，二是按郡望。劉徽的籍貫既沒有直接材料，則封為淄鄉男不出這兩種可能性，所以還是定不可考為好。」，主張淄鄉不一定是他的籍貫。李迪認為「這話（《宋史》中的記載）不完全可靠，但也不應完全否定」，認為可初步斷定劉徽是山東人。[4]:10-14
生平
編輯關於劉徽的生平，史書中沒有記載。從《九章算術注》中提及的書名來看，他精通四書五經和諸子。[3]:51在其《九章算術注·序》提及「立表於洛陽之城，令高八尺，南北各盡平地，同日度正中之景」，可見他曾親身到洛陽，並可能洛陽參加過歷法討論和進行過天文測量。[3]:57-58
此外，《隋書·經籍志》中記述：「《魯史欹器圖》，儀同劉徽注。」。《中國數學史大系》據此認為他有可能做過儀同官，並在任上完成《魯史欹器圖》一卷。[3]:57-58清代姚振宗《隋書經籍志考證》中指，凡是隋代人所著的書，《經籍志》都只書官名再加上書名，不加上朝代；而不是隋人的才註明朝代，因此此劉徽應是劉暉之誤。[4]:10嚴敦傑認為，此處的「劉徽」應該是「劉暉」，是隋人而非魏人。[6]
數學成就
編輯
劉徽為《九章算術》作注，[7]其中他提出用割圓術計算圓周率的方法，以內接正六邊形開始，逐次倍加邊數的方法，逐步逼近圓周率。《九章算術》僅以π=3，劉徽則計算出正192邊形的面積，先得到圓周率的近似值為 ，和晉武庫王莽銅律嘉量比較，覺得「此術微小」，於是再用圓周率捷法計算出正3072邊形的面積，求得 [8]。作此書注時，他還依據其「割補術」為證勾股定理，另闢蹊徑作青朱出入圖。圖雖失傳，但據其「出入相補、以盈補虛」原理，後人參照書中類似方法還原了此圖。
劉徽的註釋兼用圖形和模型作說明，以圖形相互拼湊方法解決各種面積計算問題，相當於一般平面幾何學中所用的平移與疊合的方法；並用直截面積的方法來計算立體體積。他指出《九章算術》計算球體體積方法錯誤，並引入了「牟合方蓋」（垂直相交的兩個圓柱體的共同部分的體積）這一著名的幾何模型，認為只有「牟合方蓋」與球體積之比才正好等於正方形與其內切圓的面積之比，也就是：
- 球體積 牟合方蓋體積
但劉徽沒有給出牟合方蓋的體積公式，所以也就得不出球體的體積公式。
劉徽並在《九章算術注》提出重差術，應用中國傳統的出入相補原理，以多達4次的觀測，測量山高水深等數值。在唐代，有關重差術的注文被抽出單行，因其第一題是測量海島高度和距離的問題，故題為《海島算經》，成為《算經十書》之一。劉徽創造的四次重差觀測術，被吳文俊稱為「使中國測量學達到登峰造極的地步」[9]，美國數學家弗蘭克·斯委特茲讚譽這使得「中國在數學測量學的成就，超越西方約一千年」[10]。
參見
編輯
參考文獻
編輯- ^ 1.0 1.1 中國大百科全書編委會 (編). 劉徽. 中國大百科全書（第二版）（第14冊）. : 323. ISBN 9787500079583.
- ^ 郭書春. 匯校《九章算術》. 沈陽: 遼寧教育出版社. 1990: 69–71.
- ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 吳文俊. 中國數學史大系（第三卷 東漢三國）. 北京師範大學出版社. 1998. ISBN 7303045570.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 周瀚光; 孔國平. 劉徽評傳. 南京: 南京大學出版社. 2011.
- ^ 郭書春. 劉徽的籍貫是鄒平. 濱州學院學報. 2014, 30 (6): 55-59.
- ^ 嚴敦傑. 劉徽簡傳. 科學史集刊. 1984, (11): 14-20.
- ^ 《晉書·律曆志》；「魏陳留王景元四年，劉徽注《九章算術》。」共九卷，
- ^ 吳文俊 主編 《中國數學史大系》 第三卷 東漢三國 第163-164頁
- ^ 吳文俊主編 《中國數學史大系》第三卷 248頁 ISBN 7-303-04557-0/O
- ^ "Quite Simply, in the endeavors of mathematical surveying, China's accomplishments exceeded those realized in the West by about one thousand years", 見 弗蘭克·斯委特茲: 《海島算經:古代中國的測量學和數學》第四章第二節 比較回顧： 中國測量學的成就。（Frank J. Swetz: The Sea Island Mathematical Manual,Surveying and Mathematics in Ancient China 4.2 Chinese Surveying Accomplishments, A Comparative Retrospection 第63頁 The Pennsylvania State University Press, 1992 ISBN 0-271-00799-0 ）
擴展閱讀
編輯- 吳文俊．《九章算術》與劉徽．北京：北京師範大學出版社，1982．
- 吳文俊．劉徽研究．西安：陝西人民教育出版社，1993．