2024年9月21日

勾股定理的历史由来(中国勾股定理历史)

摘要:勾股定理在西方被称为毕达哥拉斯定理,据说是古希腊数学家和哲学家毕达哥拉斯在公元前550年首次发现的。事实上,在中国古代,人们对这种数学定理的发现和应用远远早于毕达哥拉斯。如果说大禹治水因为年代久远而无法准确研究,周公与商高的对话可以确定,在公元前1100年左右的西周时期,比毕达哥拉斯早了500多年。

周初,周公询问商高(商朝遗民)天文历法的测量和计算问题。商高回答说:“圆从方来(参考割圆),方从矩来,矩按乘除计算”。“矩”原本是一种包含直角的绘图工具,其计算方法是“勾股测量”,现在被称为“勾股定理”,比古希腊毕达哥拉斯早了600多年。

从今天的角度来看,勾股定理属于基础知识,但3000年前,它是人类了解世界的一大步,也是当时最深刻的数学知识。那么,为什么当时中国人会发现勾股定理呢?

近代百年考古学挖掘了许多古代文明遗址。在恢复古代图景的同时,它也慢慢揭示了中国许多文明成就的来源。在钩定理问题上,学者在研究古代文物时,发现了当时中国人独特的发明和爱好——三脚架,这很可能是钩定理的历史渊源。

中国社会科学院学者高大伦指出:“在世界几大古代文明中,三足器的丰富是中华文明独有的。”自然界中没有三足动物,中国人做了三足鼎,这无疑是人类历史上的一项伟大发明。西方学者看到中国三足器后,称赞它的“超稳定结构”。

从考古学的角度来看,早在9000年左右,中国人就可能对三角形有一定的了解。贾湖文化遗址,距今已有9000多年,考古学出土了夹炭红陶三脚盆形鼎(见下图)。河北磁山文化遗址,距今8000年左右,考古学出土了许多三脚陶器。陕西老官台遗址,距今8000年左右,也出土了一些三脚陶器。

到了6000年,三足器基本定型,数量越来越多。山东大汶口遗址,距今已有6000多年,考古学出土了黑陶三足、白陶三足等。夏商周期间,中国人对三足器的爱好进一步增强。除了三足陶器,还有三足青铜器,如三足鼎、三足青铜爵等,数量众多,非常大观。直到今天,三足铜陶瓷鼎在生活中随处可见。

自然界没有三足动物,但中国古人发明了三足。原因可能有很多,但有一点是肯定的。在漫长的普及过程中,三足必然会提醒古人逐渐了解“三角形”,然后越来越多地运用三角形的相关原理。考古发现证实了这一点。

2010年,考古学发现了湖北省随州市叶家山遗址,这是西周初曾国的一座高级贵族墓地。考古学挖掘了大量三足青铜器,其中28件是准桃圆形器口的三足青铜器。经过专家分析,它们得到了重要的发现。

根据叶家山出土三足青铜器的区域特征分析,“桃圆”口像桃子,由三个弧组成。三个顶点分别是三个与口外弧相切的点,三个顶点组成的三角形是等腰三角形。 显然,等腰三角形的出现绝非偶然,这反映了商周古人对三角形的深刻理解。因此,商高发现勾股定理是几千年积累的结果。

事实上,许多考古发现证实了古代中国人有很好的几何知识。距今8000-4800年,甘肃天水大地湾遗址考古挖掘出4件陶器,体积分别为264.3立方厘米、2650.7立方厘米、5288.4立方厘米、26082.1立方厘米。显然,这种现象不可能是偶然的,古人一定对几何有一定的研究。

从传世文献的角度来看,古人应该根据三足器的形状发现直角三角形的奥秘,然后发现勾股定理。真正的发现者可能不是商业高中。

据文献记载,伏羲女娲一手持有“规则”(上图左)、伏羲一手拿着“矩”(上图右),创造了“规”来画圆,“矩”来画方形。后来大禹治水的时候,左准绳和右规矩规划了方向和形状,规划了治水。

许多记载显示,早在古代,中国人就已经使用了“规则和规则”, 通过“规”,通过“规”、“矩”的形状可以看出,两者结合在一起是直角三角形。商高告诉周公,“圆来自方,方来自矩,矩来自乘法和除法”。“矩”的计算方法是“勾股测量”,也就是说勾股定理是古人测量世界的基础。因此,如果在古代使用它, 测量天文地理,制定历法的“规则与规则”无疑表明当时已经开始使用勾股定理。

三足器除了提醒古人了解三角形外,还可能对中华文明产生其他重要影响。

在中国文化中,数字“三”是一个神奇的象征,深深扎根于中华文明的土壤中,许多领域都谈到了“三”。例如,《礼记》说“占卜只有三个”,现代有“事情只有三个”,古代新婚夫妇有三个崇拜,三个人,三个木制森林,三个人成为老虎,三个土壤成为姚明,哲学上的“一生二、二生三、三生万物”等等。

其中,老子《道德经》中的“一生二、二生三、三生万物”也可以解释本文开篇的商高。根据商业高中的解释,矩形是一种直角测量工具,方形来自矩形,圆形来自方形。直角三角形由三点组成,是“一生二、二生三”的产物,最终演变成方形、圆形、各种不规则形状,即老子所说的“三生万物”。老子“三生万物”的思想可能不是这样的,但说两者没有联系,可能很难相信。

文化源于社会实践。古人高度重视“三”,必然有其社会来源,最有可能的来源是三足器。

根据科学逻辑,如果你想找到钩定理,前提必须是大规模使用三角形,逐渐发现直角和非直角三角形的区别,然后天才的灵感,会发现直角三角钩三股四弦五现象,最后由天才总结为钩定理。

从今天的考古学来看,勾股定理的发现始于9000年前。经过几千年的普及,与古人不断探索,最终发现了直角三角形的秘密——勾股定理。整个过程漫长而艰难,但符合人类了解世界的逻辑。

相反,古希腊文明似乎不需要任何积累。毕达哥拉斯很容易找到“毕达哥拉斯定理”,古希腊人也是如此。在没有长期积累的情况下,突然留下了无数不朽的科学杰作。