近代数学家李善兰
近代科学技术及其科学思想是从西方传入的。1840年的鸦片战争之后,国门被打开,统治阶级中逐渐出现了一批“睁眼看世界的人”。主张“师夷之长技以制夷”的洋务派曾国藩、李鸿章等十分重视介绍和学习西方数学。1862年,清政府在北京设立同文馆,在上海、广州、福州、天津等地也设立了专门学堂,学习外语和西方科学知识。上海江南制造总局也翻译了一批科技书籍。19世纪后半期,中国涌现出一批科学家。他们为发展中国近代科学做出了重要贡献,李善兰便是其中的佼佼者。
同文馆算学总教习
李善兰(1813～1884),字壬叔,号秋纫,浙江海宁硖石人,是著名的数学家、天文学家、翻译家和教育家,中国近代科学的奠基人之一。
浙江海宁物华天宝,人杰地灵。李善兰出身于书香世家,自幼就读于私塾,受到了良好的家庭教育。他天资聪颖,又勤奋好学。9岁时,李善兰发现父亲的书架上有一本中国古代数学名著《九章算术》。这本书约成书于东汉前期,由246个算术命题和解法汇编而成,是世界著名的数学著作之一,标志着我国古代数学的完整体系的形成。李善兰读了这本书,感到十
分新奇有趣,从此迷上了数学。李善兰14岁时,靠自学读懂了古希腊数学家欧几里得的《几何原本》前六卷。李善兰读的《几何原本》是明末大科学家徐光启和意大利传教士利玛窦翻译的。李善兰在《九章算术》的基础上,又吸取了《几何原本》的新思想,数学造诣日趋精深。
1840年,鸦片战争爆发。外国列强入侵中国的行径激发了李善兰科学救国的思想。他说:“呜呼!今欧罗巴各国日益强盛,为中国边患。推原其故,制器精也,推原制器之精,算学明也。”“异日(中国)人人习算,制器日精,以威海外各国,令震慑,奉朝贡。”李善兰生性落拓不羁。年轻时,他曾去杭州参加过一次乡试,因八股文做得不好,落第而归,但他毫不介意。自云:“于辞章训诂之学,虽皆涉猎,然好之总不及算学,故于算学用心极深。”
1867年,北京的京师同文馆添设了算学、化学、天文、物理等课程,广东巡抚郭嵩焘上疏举荐李善兰为算学总教习(1868年),从此他完全转向数学教育和研究工作,直至去世。其间所教授的学生“先后约百余人,口讲指画,十余年如一日。诸生以学有成效,或官外省,或使重洋。”这些人在传播近代科学特别是数学知识方面都起过重要作用。
李善兰到同文馆后,次年即被“钦赐中书科中书”(从七品),1882年授三品卿衔户部正郎、广东司行走、总理各国事务衙门章京。他在去世前几个月,“犹手着《级数勾股》二卷。
老而勤学如此”。
近代中国的伟大数学家
作为近代中国伟大的数学家,李善兰不仅创造了著名的“李善兰恒等式”,著有我国第一部精密科学意义上的弹导学著作《火器真诀》,而且在级数、对数、数论和微积分等数学领域都有独到的创造。他同时还翻译西方科学著作,十分贴切地创译了一大批科学名词,如代数学、系数、根、指数、多项式、方程式、函数、微分、积分、级数、切线、法线、渐近线、抛物线、双曲线等,为介绍和传播西方近代科学知识,推动我国近代科学的发展做出了巨大贡献。
1861年秋,洋务派首领、两江总督曾国藩筹建安庆军械所,著名化学家徐寿、数学家华蘅芳等应邀入幕。李善兰也于次年被“聘入戎幄,兼主书局”,积极参与洋务新政中有关科学技术方面的活动。1864年夏,曾国藩攻陷太平天国首都天京(今南京),李善兰也跟着到了那里。其间因曾国藩的支持和资助,金陵刊本《几何原本》十五卷和《则古昔斋算学》二十四卷得以问世。李善兰对此特别感激,言自己“故于算学用心极深,其精到处自谓不让西人,今得中丞力,付之梨枣,或遂可不朽也。”
《则古昔斋算学》全集收录李善兰20多年来的各种天算著作,有《方圆阐幽》一卷、《弧矢启秘》二卷、《对数探源》二卷、《垛积比类》四卷、《四元解》二卷、《麟德术解》三
卷、《椭圆正术解》二卷、《椭圆新术》一卷、《椭圆拾遗》三卷、《火器真诀》一卷、《尖锥变法解》一卷、《级数回求》一卷,以及《天算或问》一卷,共十三种。
19世纪40年代,李善兰在嘉兴陆费设馆授徒,与江浙一带的数学家顾观光、张文虎等人经常在一起讨论数学问题。李善兰通过自己的刻苦钻研,在中国传统数学垛积术和极限方
法的基础上,大胆创新,在尖锥术、求积术等方面颇有研究,得出了一些重要的积分公式,创立了二次平方根的幂级数展开式。这既是李善兰也是19世纪中国数学界最重大的成就。
在近代中国科技史上,李善兰学贯中西。他一生除在数学方面的成就与贡献外,还翻译西方科技书籍甚多,将近代科学最主要的几门知识,包括天文学、植物细胞学等方面的最新成果引入中国。比如与英国人伟烈亚力一起翻译《几何原本》后9卷,使该书有完整的中译本;还与伟烈亚力等合作翻译了《代数学》、《代微积拾级》,使西方近代的符号代数学、解析几何和微积分第一次传进中国。李善兰还翻译过《谈天》,
正确地介绍了哥白尼的学说。
爱国士子的大隐情怀
李善兰的诗文也颇具特色,具有极强的时代感和科学精神。
李善兰自云“十三学吟诗”,15岁时已有“膝下依依十五秋,光阴瞬息去难留,嗟余马齿徒加长,爆竹惊心岁已周”和
“数声爆竹岁朝天,渐愧平与会讲年,一岁功程今日始,急须早着祖生鞭”的佳句。他年轻时写的《夏日田园杂兴》和《田家》等诗,如“提筐去采陌头桑,闭户看蚕日夜忙,得到丝成空费力,一身仍是布衣裳”,颇为体贴劳动人民的辛苦。
在故乡,李善兰曾与蒋仁荣、崔德华等好友组织“鸳湖吟社”,常游东山别墅,分韵唱和。那时他还利用相似勾股形对应边成比例的原理测算过东山的高度,还在新婚之夜探头于
阁楼窗外观测星宿。
鸦片战争爆发后,1842年5月,英军攻陷江浙海防重镇乍浦。乍浦离李善兰的家乡硖石只有几十里的路程。他耳闻目睹侵略者烧杀淫掠的血腥罪行,满怀悲愤,奋笔疾作《乍浦行》一诗:
壬寅四月夷船来,
海塘不守城门开。
官兵畏死作鼠窜,
百姓号哭声如雷。
夷人好杀攻用火,
飞炮轰击千家灰。
饱掠十日扬帆去,
满城尸骨如山堆。
是诗表达了他对侵略者的刻骨仇恨,对老百姓的深切同情;也反映出他对清政府临敌不战的强烈不满和他对敌主战
