第八节 数学教育





  两宋时期官府对数学教育事业曾给予了一定的重视,但几起几落,争议不休。北宋初期算学曾与文、武两学并列,设有算学博士,但一直未开办正式的学馆。宋神宗元丰七年(1084)诏令通算学者可于吏部就试,合格者授予地位很低的官职,并令秘书省刊刻算经十书,以备学习之用。宋哲宗元祐元年(1086),曾派人选址,准备建造算书馆,但是由于找不到合适的教员,并且有人反对说,将来“建学之后,养士设科,徒有烦费,实于国事无补”,于是作罢。直到宋徽宗崇宁三年(1104),国子监始立算学,设博士4 人和其他职员8 人,计划招收260 名学生。学习教材是《九章》、《周髀》、《海岛》、《孙子》、《五曹》、《张丘建》、《夏侯阳》等。考试分上、内、外三舍(三级),上舍合格者可授予通仕郎、登仕郎、将仕郎等初级官阶。崇宁五年(1106)初,算学被撤销,而在同年底却又得到恢复。大观三年(1107)还搞了一次封祀历代数学家和天文学家的礼仪活动,如封张衡为西鄂伯,祖冲之为范阳子,刘徽为淄乡男等,并打算绘像从祀,但也由于有人反对而未正式进行。大观四年(1108),又撤销算学,算学生并入太史局。政和三年(1113)复置算学,仍用算学馆旧址,并令地方上仿照执行,其教育制度与元丰、崇宁时相同。宣和二年(1120)再次撤销了算学馆及有关的官职。由上所述可以看出,北宋时算学馆的兴废交替比较频繁,这种情况当然对数学发展是不利的。到了南宋时期,官办数学教育事业就更趋衰微了。但另一方面,官办数学教育毕竟培养了一批通晓数学的人才,并对民间数学传习产生了一定的鼓励和示范作用,这还是应该肯定的。

  在数学教材方面,北宋元丰七年(1084)刻印算书时,唐代十部算经中的《缀术》已经失传,因而只刻印了九部,并且据考证,其中《夏侯阳算经》并非原著,而是唐代中期的《韩延算术》,这部书由于卷上第一章引用了夏侯阳的一句话而被误认为《夏侯阳算经》。元丰年间所刻《周髀算经》、《九章算术》、《海岛算经》、《孙子算经》、《五曹算经》、《夏侯阳算经》、② 李迪、冯立升:《〈谢察微算经〉试探》,见李迪主编《数学史研究文集》第三辑,内蒙古大学出版社1992 年版。

  《张丘建算经》、《五经算术》和《缉古算经》这九部算经是最早的官刻本数学书籍,可惜在清初就已全部亡佚。南宋绍兴九年(1139)刻书兴学,但未刻印算书。一直到南宋嘉定六年(1213),鲍澣之在福建汀州学校主持翻刻北宋本九部算经时,又补入《数术记遗》1 卷。到了清初,南宋所刻算书也仅存《周髀》、《孙子》、《张丘建》、《五曹》、《缉古》、《夏侯阳》和《九章》7 种孤本,其中《九章算术》仅存5 卷。这些书幸得传留至今。宋刻本十部算书基本上是以李淳风等注释本为基础的,并且其绝大部分内容通过各种途径流传下来,为我们保存了宝贵的数学史料,这就是我们现在可以见到的《算经十书》。

  从隋唐到宋元,官府兴办的数学教育事业日趋衰落,而民间数学教育却有所发展。在敦煌千佛洞发现的算书和算表,记载了算筹记数、乘法口诀、四则运算、面积、体积等实用算术方法。这些著作大多是唐末宋初的作品,从中可以反映当时民间数学教育的一些内容,并表明当时所用教材并非都是官府统一刊布的算经。到了宋元时期,民间数学教育更为流行,如李冶曾在河北元氏与获鹿两县交界处的封龙山隐居讲学,并进行数学研究。在元代数学家和天文学家郭守敬少年求学时的河北磁县紫金山,形成了一个以刘秉忠、张守谦、张易等为中心的成就卓著的学派,数学也是这个学派教学与研讨的领域之一。元代数学家朱世杰更是“以数学名家周游湖海二十余年”,“四方之来学者日众”。他的《算学启蒙》是一部很好的数学入门书,其中还包括“天元术”等当时数学的最新成果。特别是南宋之后刻印的数学著作中,出现了歌谣形式的数学问题和算法口诀,更能说明数学的传授已经走出官学的大门,逐渐深入到了民间。此外,还应提到的是杨辉在《乘除通变本末》中给出了一个“习算纲目”,这是学习一般民用和商用数学的一份切合实际的教学大纲,其中提倡循序渐进与熟读精思,注重培养和提高计算能力等。这个“习算纲目”是我国数学教育史上的一篇重要文献。

  第八十九章天文学第一节珍贵的天象记录宋代很重视天象观测,为了避免天文观测人员谎报、漏报、错报天象,同时也为了提高司天监人员的责任心,除司天监外,还在皇宫内再设天文院,也进行天象观测,并于次日清晨用以核对司天监的报告。于是司天监与天文院两边的天文观测人员都不敢懈怠,故天象记录多而详细,有些记录具有重要的科学价值。

  1006 年在豺狼座爆发了一颗超新星,据研究,这颗星最亮的时候达到—9.5 等,即当时的亮度约相当于满月亮度的十分之一。这次爆发所留下的遗迹是一个射电源,仍为现代天文学家所关注。关于这颗超新星的爆发,宋代留下了较详细的记录。如《宋史·天文志》载:“景德三年(1006)四月戊寅,周伯星见,出氐南骑官西一度,状如半月,有芒角,煌煌然可以鉴物,历库楼东。八月,随天轮入浊。十一月复见在氐。自是,常以十一月辰见东方,八月西南入浊。”《宋会要辑稿·瑞异一》载:“(景德三年)五月一日,司天监言:先四月二日夜初更,见大星,色黄,出库楼东、骑官西,渐渐光明,测在氐三度。”

  另一颗超新星更为著名,就是1054 年爆发的天关客星。《宋史·天文志》记录是:“至和元年五月己丑,(客星)出天关东南,可数寸,岁余稍没。”《宋会要辑稿·瑞异一》记录是:宋仁宗至和元年(1054)七月二十二日,“守将作监致仕杨惟德言:伏睹客星出见,其星上微有光彩,黄色。”同书记宋仁宗嘉祐元年(1056)三月,“司天监言:客星没,客去之兆也。初,至和元年(1054)五月晨出东方,守天关。昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。”现代天文工作者根据这些历史记载和当前这颗超新星遗迹的状态,确定了这颗超新星的类型。他们从所记载的星的位置,最大亮度,从最亮到看不见所经历的时间,分析出它的爆发机制和爆发后的演化。现在已知,天关客星的遗迹是一个美丽的蟹状星云,星云中还有一颗中子星。它是一个强射电源,有强x 射线辐射、γ射线辐射和红外辐射等。这些都引起现代天体物理学家的极大兴趣。

  沈括有一条天象记载也受到现代科学家的高度评价。《梦溪笔谈》所记载的是宋英宗治平元年(1064)的一次陨石降落:“常州日禺时,天有大声如雷,乃一大星几如月,见于东南。少时而又震一声,移著西南。又一震而坠在宜兴县民许氏园中。远近皆见,火光赫然照天,许氏藩篱皆为所焚。是时火息,视地中只有一窍,如杯大,极深,下视之,星在其中荧荧然,良久渐暗,尚热不可近。又久之,发其窍,深三尺余,乃得一圆石,犹热,其大如拳,一头微锐,色如铁,重亦如之。”短短不到200 字,将陨石降落的整个过程写了出来,对声、光、色、温、地点、过程、形状、重量、密度和降落时间等作了全面详细的描述。