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生平
早年生活
李冶進(jìn)士出身,任鈞州(今河南禹縣)知事。晚年居元氏封龍山,從學(xué)者甚眾。著有《測(cè)圓海鏡》、《益古演段》,對(duì)中國(guó)古代代數(shù)方法天元術(shù)(中國(guó)古代建立數(shù)學(xué)高次方程的方法)有重要貢獻(xiàn),是我國(guó)流傳至今的最早的天元術(shù)著作。父親李遹為大興府推官。李遹是位博學(xué)多才的學(xué)者,曾在大興府尹胡沙虎手下任推官,母親姓王。李冶有兩個(gè)同父異母的弟兄,兄名澈,劉氏所生;弟名滋,崔氏所生;還有兩個(gè)同胞姐妹。李冶原名叫李治,因?yàn)槌⒔蛊矫窈凸糯弁跬?,而他的名字又和唐高宗的名字相同,于是就減去了一個(gè)點(diǎn),改名叫李冶。
李冶自幼聰敏,喜愛讀書,曾在元氏縣(今河北省元氏縣)求學(xué),對(duì)數(shù)學(xué)和文學(xué)都很感興趣?!对际侣浴分姓f(shuō):“公(指李冶)幼讀書,手不釋卷,性穎悟,有成人之風(fēng)?!?/p>
李冶出生的時(shí)候,金朝正由盛而衰。章宗即位(1190)后,官僚政治日趨腐敗。由于管理不善,釀成了連年水災(zāi)。再加上對(duì)外戰(zhàn)爭(zhēng)及任意揮霍,金朝出現(xiàn)了財(cái)政危機(jī),于是濫發(fā)紙幣,致使物價(jià)飛漲,國(guó)虛民窮。泰和八年(1208),金章宗病死,衛(wèi)紹王允濟(jì)即皇帝位。這時(shí)蒙古軍隊(duì)加緊向金朝進(jìn)攻,腐朽的金朝內(nèi)已潛伏著亡國(guó)的危機(jī)。李遹的上司胡沙虎是一個(gè)深得朝廷寵信的奸臣,“聲勢(shì)炎炎,人莫敢仰視”,動(dòng)輒打罵同僚,欺壓百姓,甚至“虐殺不辜”。李遹見他無(wú)惡不作,常常據(jù)理力爭(zhēng),置個(gè)人生死禍福于度外。只因?yàn)楣僦?jǐn)慎,才免遭毒手。李遹為了防備不測(cè),便把老小送回故鄉(xiāng)欒城。這時(shí)李冶正是童年,他沒(méi)有隨家人回鄉(xiāng)而獨(dú)自到欒城的鄰縣元氏求學(xué)去了。至寧元年(1213),由于胡沙虎篡權(quán)亂政,李遹被迫辭職,隱居陽(yáng)翟,從此不再過(guò)問(wèn)政事。
父親的正直為人及好學(xué)精神對(duì)李冶深有影響。在李冶看來(lái),學(xué)問(wèn)比財(cái)富更可貴。他說(shuō):“積財(cái)千萬(wàn),不如薄技在身”,又說(shuō):“金璧雖重寶,費(fèi)用難貯蓄。學(xué)問(wèn)藏之身,身在即有余?!彼谇?p> 少年時(shí)期
,對(duì)文學(xué)、史學(xué)、數(shù)學(xué)、經(jīng)學(xué)都感興趣,曾與好友元好問(wèn)外出求學(xué),拜文學(xué)家趙秉文、楊云翼為師,不久便名聲大振。1230年,李冶在洛陽(yáng)考中詞賦科進(jìn)士,正大七年(1230),李冶赴洛陽(yáng)應(yīng)試,被錄取為詞賦科進(jìn)士,時(shí)人稱贊他“經(jīng)為通儒,文為名家”。同年得高陵(今陜西高陵)主簿官職,但蒙古窩闊臺(tái)軍已攻入陜西,所以沒(méi)有上任。接著又被調(diào)往陽(yáng)翟附近的鈞州(今河南禹縣)任知事,為官清廉、正直。
北渡避難
1232年,鈞州城被蒙古軍隊(duì)攻破。李冶不愿投降,只好換上平民服裝,北渡黃河避難。這是他一生的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn),將近50年的學(xué)術(shù)生涯便由此開始了。
李冶北渡后流落于山西的忻縣、崞縣之間,過(guò)著“饑寒不能自存”的生活。一年以后(1233),汴京(今河南開封)陷落,元好問(wèn)也棄官出京,到山西避難。1234年初,金朝終于為蒙古所滅,李冶與元好問(wèn)都感到政事已無(wú)可為,于是潛心學(xué)問(wèn)。李冶經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的顛沛流離之后,定居于崞山(今山西崞縣)的桐川。金朝的滅亡給李冶生活帶來(lái)不幸,但由于他不再為官,這在客觀上使他的科學(xué)研究有了充分的時(shí)間。他在桐川的究工作是多方面的,包括數(shù)學(xué)、文學(xué)、歷史、天文、哲學(xué)、醫(yī)學(xué)。其中最有價(jià)值的工作是對(duì)天元術(shù)進(jìn)行了全面總結(jié),寫成數(shù)學(xué)史上的不朽名著——《測(cè)圓海鏡》。他的工作條件是十分艱苦的,不僅居室狹小,而且常常不得溫飽,要為衣食而奔波。但他卻以著書為樂(lè),從不間斷自己的寫作。據(jù)《真定府志》記載,李冶“聚書環(huán)堵,人所不堪”,但卻“處之裕如也”。他的學(xué)生焦養(yǎng)直說(shuō)他:“雖饑寒不能自存,亦不恤也”,在“流離頓挫”中“亦未嘗一日廢其業(yè)”。經(jīng)過(guò)多年的艱苦奮斗,李冶的《測(cè)圓海鏡》終于在1248年完稿。它是我國(guó)現(xiàn)存最早的一部系統(tǒng)講述天元術(shù)的著作。
定居講學(xué)
1251年,李冶的經(jīng)濟(jì)情況有所好轉(zhuǎn),他結(jié)束了在山西的避難生活,回元氏縣封龍山定居,并收徒講學(xué)。李冶的學(xué)生越來(lái)越多,家里逐漸容納不下了,于是師生共同努力,在北宋李遹讀書堂故基上建起封龍書院。李冶在書院不僅講數(shù)學(xué),也講文學(xué)和其他知識(shí)。他嘔心瀝血,培養(yǎng)出大批人才,并常在工作之余與元好問(wèn)、張德輝一起游封龍山,被稱為“龍山三老”。1257年在開平(今內(nèi)蒙古正藍(lán)旗)與金朝遺老竇默、姚樞、李俊民等多人接受忽必烈召見,又派董文用專程去請(qǐng)李冶,說(shuō):“素聞仁卿學(xué)優(yōu)才贍,潛德不耀,久欲一見,其勿他辭?!蓖晡逶?,李冶在開平(今內(nèi)蒙古正藍(lán)旗)見忽必烈,陳述了自己的政治見解:“為治之道,不過(guò)立法度、正紀(jì)綱而已。紀(jì)綱者,上下相維持;法度者,賞罰示懲勸?!痹谡劦饺瞬艈?wèn)題時(shí),他說(shuō):“天下未嘗乏材,求則得之,舍則失之,理勢(shì)然耳?!弊詈?,他向忽必烈提出“辨奸邪、去女謁、屏饞慝、減刑罰、止征伐”五條政治建議,得到忽必烈的贊賞。
李冶會(huì)見忽必烈之后,回封龍山繼續(xù)講學(xué)著書,于1259年寫成另一部數(shù)學(xué)著作——《益古演段》。1260年,忽必烈即皇帝位,是為元世祖。第二年七月建翰林國(guó)史院于開平,聘請(qǐng)李冶擔(dān)任清高而顯要的工作——翰林學(xué)士知制誥同修國(guó)史。但李冶卻以老病為辭,婉言謝絕了。從時(shí)代背景及李冶思想分析,他拒絕應(yīng)聘的原因有二。第一,蒙古統(tǒng)治者沒(méi)有接受李冶“止征伐”的建議,而是大舉攻宋,從而引起李冶不滿;第二,忽必烈初登帝位,其弟阿里不哥不服,起兵反抗,蒙古統(tǒng)治區(qū)陷入連年內(nèi)戰(zhàn)。李冶是不愿在這種動(dòng)蕩的局勢(shì)下作官的。他說(shuō):“世道相違,則君子隱而不仕?!?/p>
忽必烈降服阿里不哥、平定蒙古內(nèi)亂后,再召李冶為翰林學(xué)士知制誥同修國(guó)史。李冶于至元二年(1265)來(lái)到燕京(今北京),勉強(qiáng)就職,參加修史工作。但他不久便感到翰林院里思想不自由,處處都要秉承統(tǒng)治者的旨意而不能暢所欲言。因此,他在這里工作一年之后便以老病辭職了。李冶是個(gè)追求思想自由的人,尤其不愿在學(xué)術(shù)上唯命是從。他說(shuō):“翰林視草,唯天子命之;史館秉筆,以宰相監(jiān)之。特書佐之流,有司之事,非作者所敢自專而非非是是也。今者猶以翰林、史館為高選,是工諛譽(yù)而善緣飾者為高選也。吾恐識(shí)者羞之?!?/p>
李冶辭職后一直在封龍山下講學(xué)著書。他在晚年完成的《敬齋古今黈(音tǒu)》與《泛說(shuō)》是兩部?jī)?nèi)容豐富的著作?!斗赫f(shuō)》一書今已不存,據(jù)《元朝名臣事略》中引文及書名判斷,《泛說(shuō)》是記錄李冶對(duì)各種事物見解的隨感錄?!毒待S古今黈》則是李冶的讀書筆記,“上下千古,博極群書”,在文史方面頗有獨(dú)到見解。另外,李冶作過(guò)不少詩(shī),其中有五首保存在《元詩(shī)選癸集》中。從這些詩(shī)來(lái)看,李冶的文學(xué)造詣相當(dāng)深。李冶還著有《文集》40卷與《璧書叢削》12卷,均已失傳。1279年,李冶病逝于元氏。李冶在數(shù)學(xué)上的主要成就是總結(jié)并完善了天元術(shù),使之成為中國(guó)獨(dú)特的半符號(hào)代數(shù)。這種半符號(hào)代數(shù)的產(chǎn)生,要比歐洲早三百年左右。他的《測(cè)圓海鏡》是天元術(shù)的代表作,而《益古演段》則是普及天元術(shù)的著作。
隨著高次方程數(shù)值求解技術(shù)的發(fā)展,列方程的方法也相應(yīng)產(chǎn)生,這就是所謂“開元術(shù)”。在傳世的宋元數(shù)學(xué)著作中,首先系統(tǒng)闡述開元術(shù)的是李冶的《測(cè)圓海鏡》。李冶一生著作雖多,但他最得意的還是《測(cè)圓海鏡》。他在彌留之際對(duì)兒子克修說(shuō):“吾平生著述,死后可盡燔去。獨(dú)《測(cè)圓海鏡》一書,雖九九小數(shù),吾常精思致力焉,后世必有知者。庶可布廣垂永乎?”
李冶的數(shù)學(xué)研究是以天元術(shù)為主攻方向的。這時(shí)天元術(shù)雖已產(chǎn)生,但還不成熟,就像一棵小樹一樣,需要人精心培植。李冶用自己的辛勤勞動(dòng),使它成長(zhǎng)為一棵枝葉繁茂的大樹。
主要貢獻(xiàn)
天元術(shù)
所謂天元術(shù),就是一種用數(shù)學(xué)符號(hào)列方程的方法,“立天元一為某某”相當(dāng)于今“設(shè)x為某某”是一致的。在中國(guó),列方程的思想可追溯到漢代的《九章算術(shù)》,書中用文字?jǐn)⑹龅姆椒ń⒘硕畏匠?,但沒(méi)有明確的未知數(shù)概念。到唐代,王孝通已經(jīng)能列出三次方程,但仍是用文字?jǐn)⑹龅?,而且尚未掌握列方程的一般方法。?jīng)過(guò)北宋賈憲、劉益等人的工作,求高次方程正根的問(wèn)題解決了。隨著數(shù)學(xué)問(wèn)題的日益復(fù)雜,迫切需要一種普遍的建立方程的方法,天元術(shù)便在北宋應(yīng)運(yùn)而生了、洞淵、石信道等都是天元術(shù)的先驅(qū)。但直到李冶之前,天元術(shù)還是比較幼稚的,記號(hào)混亂、復(fù)雜,演算煩瑣。例如李冶在東平(今山東省東平縣)得到的講天元術(shù)的算書中,還不懂得用統(tǒng)一符號(hào)表示未知數(shù)的不同次冪,它“以十九字識(shí)其上下層,曰仙、明、霄、漢、壘、層、高、上、天、人、地、下、低、減、落、逝、泉、暗、鬼?!边@就是說(shuō),以“人”字表示常數(shù),人以上九字表示未知數(shù)的各正數(shù)次冪(最高為九次),入以下九字表示未知數(shù)的各負(fù)數(shù)次冪(最低也是九次),其運(yùn)算之繁可見一斑。從稍早于《測(cè)圓海鏡》的《鈴經(jīng)》等書來(lái)看,天元術(shù)的作用還十分有限。李冶則在前人的基礎(chǔ)上,將天元術(shù)改進(jìn)成一種更簡(jiǎn)便而實(shí)用的方法。當(dāng)時(shí),北方出了不少算書,除《鈴經(jīng)》外,還有《照膽》、《如積釋鎖》、《復(fù)軌》等,這無(wú)疑為李冶的數(shù)學(xué)研究提供了條件。特別值得一提的是,他在桐川得到了洞淵的一部算書,內(nèi)有九客之說(shuō),專講勾股容圓問(wèn)題。此書對(duì)他啟發(fā)甚大。為了能全面、深入地研究天元術(shù),李冶把勾股容圓(即切圓)問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究。他討論了在各種條件下用天元術(shù)求圓徑的問(wèn)題,寫成《測(cè)圓海鏡》十二卷,這是他一生中的最大成就。
測(cè)圓海鏡
《測(cè)圓海鏡》不僅保留了洞淵九容公式,即9種求直角三角形內(nèi)切圓直徑的方法,而且給出一批新的求圓徑公式。卷一的“識(shí)別雜記”闡明了圓城圖式中各勾股形邊長(zhǎng)之間的關(guān)系以及它們與圓徑的關(guān)系,共六百余條,每條可看作一個(gè)定理(或公式),這部分內(nèi)容是對(duì)中國(guó)古代關(guān)于勾股容圓問(wèn)題的總結(jié)。后面各卷的習(xí)題,都可以在“識(shí)別雜記”的基礎(chǔ)上以天元術(shù)為工具推導(dǎo)出來(lái)。李冶總結(jié)出一套簡(jiǎn)明實(shí)用的天元術(shù)程序,并給出化分式方程為整式方程的方法。他發(fā)明了負(fù)號(hào)和一套先進(jìn)的小數(shù)記法,采用了從零到九的完整數(shù)碼。除O以外的數(shù)碼古已有之,是籌式的反映。但籌式中遇O空位,沒(méi)有符號(hào)O。從現(xiàn)存古算書來(lái)看,李冶的《測(cè)圓海鏡》和秦九韶《數(shù)書九章》是較早使用O的,它們成書的時(shí)間相差不過(guò)一年?!稖y(cè)圓海鏡》重在列方程,對(duì)方程的解法涉及不多。但書中用天元術(shù)導(dǎo)出許多高次方程(最高為六次),給出的根全部準(zhǔn)確無(wú)誤,可見李冶是掌握高次方程數(shù)值解法的。
《測(cè)圓海鏡》不僅是我國(guó)現(xiàn)存最早的一部天元術(shù)著作,而且在體例上也有創(chuàng)新。全書基本上是一個(gè)演繹體系,卷一包含了解題所需的定義、定理、公式,后面各卷問(wèn)題的解法均可在此基礎(chǔ)上以天元術(shù)為工具推導(dǎo)出來(lái)。李冶之前的算書,一般采取問(wèn)題集的形式,各章(卷)內(nèi)容大體上平列。李冶以演繹法著書,這是中國(guó)數(shù)學(xué)史上的一個(gè)進(jìn)步。
《測(cè)圓海鏡》的成書標(biāo)志著天元術(shù)成熟,對(duì)后世有深遠(yuǎn)影響。元代王恂、郭守敬在編《授時(shí)歷》的過(guò)程中,曾用天元術(shù)求周天弧度。不久,沙克什用天元術(shù)解決水利工程中的問(wèn)題,收到良好效果。元代大數(shù)學(xué)家朱世杰說(shuō):“以天元演之、明源活法,省功數(shù)倍?!鼻宕钤f(shuō):“立天元者,自古算家之秘術(shù);而海鏡者,中土數(shù)學(xué)之寶書也?!?/p>
益古演段
《測(cè)圓海鏡》的成書標(biāo)志著天元術(shù)成熟,它無(wú)疑是當(dāng)時(shí)世界上第一流的數(shù)學(xué)著作。但由于內(nèi)容較深,粗知數(shù)學(xué)的人看不懂。而且當(dāng)時(shí)數(shù)學(xué)不受重視,所以天元術(shù)的傳播速度較慢。李冶清楚地看到這一點(diǎn),他堅(jiān)信天元術(shù)是解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的一個(gè)有力工具,同時(shí)深刻認(rèn)識(shí)到普及天元術(shù)的必要性。他在結(jié)束避難生活、回元氏縣定居以后,許多人跟他學(xué)數(shù)學(xué),這使得他需要編寫教學(xué)用書,《益古演段》便是在這種情況下寫成的?!稖y(cè)困海鏡》的研究對(duì)象是離生活較遠(yuǎn)而自成系統(tǒng)的圓城圖式,《益古演段》則把天元術(shù)用于解決實(shí)際問(wèn)題,研究對(duì)象是日常所見的方、圓面積。李冶大概認(rèn)識(shí)到,天元術(shù)是從幾何中產(chǎn)生的。因此,為了使人們理解天元術(shù),就需回顧它與幾何的關(guān)系,給代數(shù)以幾何解釋,而對(duì)二次方程進(jìn)行幾何解釋是最方便的,于是便選擇了以二次方程為主要內(nèi)容的《益古集》(11世紀(jì)蔣周撰)。正如《四庫(kù)全書·益古演段提要》所說(shuō):“此法(指天元術(shù))雖為諸法之根,然神明變化,不可端倪,學(xué)者驟欲通之,茫無(wú)門徑之可入。惟因方圓冪積以明之,其理尤屆易見?!崩钜笔呛軜?lè)于作這種普及工作的,他在序言中說(shuō):“使粗知十百者,便得入室啖其文,顧不快哉!”
《益古演段》全書64題,處理的主要是平面圖形的面積問(wèn)題,所求多為圓徑、方邊、周長(zhǎng)之類。除四道題是一次方程外,全是二次方程問(wèn)題,內(nèi)容安排基本上是從易到難。李冶在完成《測(cè)圓海鏡》之后寫《益古演段》,他對(duì)天元術(shù)的運(yùn)用自然會(huì)更加熟練。但他卻沒(méi)有像前者那樣,完全用天元術(shù)解題。書中新舊二術(shù)并列,新術(shù)是李冶的代數(shù)方法——天元術(shù);舊術(shù)是蔣周的幾何方法——條段法,這是一種圖解法,因?yàn)榉匠谈黜?xiàng)常用一段一段的條形面積表示,所以得名。該書揭示了兩者的聯(lián)系與區(qū)別,對(duì)我們了解條段法向天元術(shù)的過(guò)渡、探討數(shù)學(xué)發(fā)展規(guī)律有重要意義。書中常用人們易懂的幾何方法對(duì)天元術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證,這對(duì)于人們接受天元術(shù)是有好處的。該書圖文并茂,深入淺出,不僅利于教學(xué),也便于自學(xué)。正如硯堅(jiān)序中的評(píng)價(jià):“說(shuō)之詳,非若溟津黯淡之不可曉;析之明,非若淺近粗俗之無(wú)足觀?!边@些特點(diǎn),使它成為一本受人們歡迎的數(shù)學(xué)教材,對(duì)天元術(shù)的傳播發(fā)揮了不小的作用。
《益古演段》的價(jià)值不僅在于普及天元術(shù),理論上也有創(chuàng)新首先,李冶善于用傳統(tǒng)的出入相補(bǔ)原理及各種等量關(guān)系來(lái)減少題目中的未知數(shù)個(gè)數(shù),化多元問(wèn)題為一元問(wèn)題。其次,李冶在解方程時(shí)采用了設(shè)輔助未知數(shù)的新方法,以簡(jiǎn)化運(yùn)算:該書的問(wèn)題同《測(cè)圓海鏡》不同,所求量不是一個(gè)而是兩個(gè)、三個(gè)甚至四個(gè)。按古代方程理論:“二物者再程,三物者三程,皆如物數(shù)程之?!睉?yīng)該用方程組來(lái)解,所含方程個(gè)數(shù)與所求量個(gè)數(shù)一致。但解二次方程組要比解一元方程困難得多。李冶既已完善了天元術(shù)程序,便力圖提高它的一般化程度,用以解決各種多元問(wèn)題。他的主要方法是利用出入相補(bǔ)原理(即“一個(gè)平面圖形從一處移置他處,面積不變。又若把圖形分割成若干塊,那么各部分面積的和等于原來(lái)圖形的面積,因而圖形移置前后諸面積間的和、差有簡(jiǎn)單的相等關(guān)系?!眳俏目≌Z(yǔ))及等量關(guān)系來(lái)減少未知數(shù),化多元為一元,找到關(guān)鍵的天元一。一旦這個(gè)天元一求出來(lái),其他要求的量就可根據(jù)與天元一的關(guān)系,很容易求出了。
方程理論新進(jìn)展
李冶由于擺脫了幾何思維束縛,在方程理論上取得了四項(xiàng)進(jìn)展:
第一,他改變了傳統(tǒng)的把常數(shù)項(xiàng)看作正數(shù)的觀念,常數(shù)項(xiàng)可正可負(fù),而不再拘泥于它的幾何意義。
第二,李冶已能利用天元術(shù)熟練地列出高次方程。在這里,未知數(shù)已具有純代數(shù)意義,二次方并非代表面積,三次方程也并非代表體積。
第三,李冶完整解決了分式方程問(wèn)題,他已懂得用方程兩邊同乘一個(gè)整式的方法化分式方程為整式方程。
第四,李冶已懂得用純代數(shù)方法降低方程次數(shù)。當(dāng)方程各項(xiàng)含有公因子xn(n為正整數(shù))時(shí),李冶便令次數(shù)最低的項(xiàng)為實(shí),其他各項(xiàng)均降低這一次數(shù)。
此外,李冶還發(fā)明了負(fù)號(hào),他的負(fù)號(hào)不同,是數(shù)字上畫一條斜線。而在國(guó)外,德國(guó)人是在15世紀(jì)才引入負(fù)號(hào)的。李冶還發(fā)明了一套相當(dāng)簡(jiǎn)明的小數(shù)記法,在李冶之前,小數(shù)記法離不開數(shù)名,如7.59875尺記作七尺五寸九分八厘七毫五絲。李冶則取消數(shù)名,完全用數(shù)碼表示小數(shù),純小數(shù)在個(gè)位處寫0,帶小數(shù)于個(gè)位數(shù)下寫步,如0.25記作○=|||||,這種記法在當(dāng)時(shí)算是最先進(jìn)的。直到17世紀(jì),英國(guó)數(shù)學(xué)家J·納普爾(1550—1617)發(fā)明小數(shù)點(diǎn)后,小數(shù)才有了更好的記法。
思想
1232年北渡黃河以前,李冶的哲學(xué)思想偏于孔孟,信守儒家學(xué)說(shuō)。但北渡之后,他的思想逐漸轉(zhuǎn)為向道家靠攏。從他的讀書筆記《敬齋古今黈》中展現(xiàn)的思想看來(lái),他對(duì)莊子的思想理解甚為深刻,也很贊同。他對(duì)朱熹的理學(xué)思想并不全面認(rèn)同,認(rèn)為其中不通和有爭(zhēng)議的地方也十分多,不應(yīng)該盲目認(rèn)同。而他認(rèn)為“數(shù)學(xué)雖然是六藝中地位最低的一種技藝,但在實(shí)際生活中卻是最需要的”的思想,也有可能來(lái)源于莊子。
對(duì)數(shù)學(xué)的看法
和秦九韶一樣,李冶并不認(rèn)為算學(xué)是“九九賤技”,認(rèn)為“小數(shù)之假所以為大道所歸”,也就是說(shuō)“道”既來(lái)源于“小數(shù)”(技藝),又借“小數(shù)”而體現(xiàn)。他曾經(jīng)在《益古演段》序中說(shuō)過(guò):“安知軒隸之秘不于是乎始?”(誰(shuí)知道軒轅隸首得道的秘訣不是始于數(shù)學(xué)呢?)也許通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)這種“小數(shù)”的追求也可以達(dá)到“技進(jìn)乎道”的境界。
李冶對(duì)當(dāng)時(shí)基于道教和理學(xué)的數(shù)學(xué)神秘主義不以為然。在《測(cè)圓海鏡》的序文中,李冶認(rèn)為自然之?dāng)?shù)(數(shù)字)雖然不可窮盡但數(shù)學(xué)的道理(自然之理)是可以推導(dǎo)的,而數(shù)學(xué)的道理如同黑暗中的光亮一般,只要明白了道理,就可以明白數(shù)學(xué)的奧妙。
文學(xué)思想
李冶也是一位著名的文學(xué)家,與好友元好問(wèn)并稱“元李”。由于其著作集《文集》已失佚,后世對(duì)他主要的文學(xué)思想的了解主要來(lái)源于他的《泛說(shuō)》與《敬齋古今黈》。
李冶文風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。他曾說(shuō):“文章有不當(dāng)為者五,茍作一也,徇物二也,欺心三也,蠱俗四也,不可以示子孫五也?!痹凇毒待S古今黈》中,他提出了自己的文學(xué)主張。他首先認(rèn)為,寫文章應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際,但也要善于聯(lián)想,不應(yīng)當(dāng)穿鑿附會(huì),無(wú)中生有。李冶還認(rèn)為,寫文章應(yīng)當(dāng)善于借鑒吸收前人的精華,為己所用,但他同時(shí)也嘲笑盲從古人的態(tài)度。對(duì)于詩(shī)文鑒賞,李冶認(rèn)為詩(shī)文的氣質(zhì)重于文采,重在骨格。
人性論
李冶在《敬齋古今黈》中闡述了自己對(duì)人性的看法。他認(rèn)為孟子的“性善論”只能說(shuō)明“萬(wàn)物皆有效善之質(zhì)”,即向善的可能性,而事實(shí)上是否向善,則取決于后天的環(huán)境。他認(rèn)為對(duì)人的欲望,不可過(guò)于約束,也不可不加限制,約束之心太過(guò),就猶如拔苗助長(zhǎng),而放任不理就猶如不耕耘一樣,都無(wú)法有好的效果。
其他著作
李冶在晚年還寫過(guò)《敬齋古今黈》與《泛說(shuō)》兩部?jī)?nèi)容豐富的著作?!斗赫f(shuō)》四十卷一書今已散佚,根據(jù)《元朝名臣事略》中的引用文段來(lái)看,是一本隨感錄,記錄李冶對(duì)世間事物的見解?!毒待S古今黈》是一本讀書筆記。另外,李冶生平亦作詩(shī)不少,《元詩(shī)選癸集》保存有五首。此外李冶還有《文集》四十卷、《璧書叢削》十二卷,均已失傳。
影響
天元術(shù)并非李冶的獨(dú)創(chuàng),而是從金代起便在中國(guó)北方開始萌芽。據(jù)祖頤在《四元玉鑒后序》中的記載,李冶以前研究天元術(shù)的學(xué)者至少有蔣周、李文一、石信道、劉汝諧、李德載等等,但并未提到李冶。而除李冶之外,其它早期天元術(shù)的著作也已經(jīng)失傳。1303年朱世杰的《四元玉鑒》問(wèn)世,其中將天元術(shù)擴(kuò)展為含有天元、地元、人元和物元的“四元術(shù)”,即四元高次方程組的解法,將天元術(shù)發(fā)展到了一個(gè)新的高度。
明代算學(xué)比起宋元時(shí)期并沒(méi)有什么進(jìn)展,尤其是天元術(shù)因?yàn)槠D深難懂而少人研究,幾近失傳。明代顧應(yīng)祥曾經(jīng)撰寫《測(cè)圓海鏡分類釋術(shù)》,在序中稱“細(xì)考《測(cè)圓海鏡》,如求城徑即以二百四十為天元,半徑則以一百二十為天元,既知其數(shù),何用算為?似不必立可也?!織l下細(xì)草,雖徑立天元一,反復(fù)合之,而無(wú)下手之處,使后學(xué)之士茫然無(wú)門路之可入?!空氯テ浼?xì)草,立一算術(shù),……各以類分之,語(yǔ)義稍繁者,略加芟損,名曰《測(cè)圓海鏡分類釋術(shù)》。(仔細(xì)考查《測(cè)圓海鏡》,求直徑時(shí)就令二百四十為天元,求半徑的話則令一百二十為天元,既然已經(jīng)知道了天元的大小,為什么還要設(shè)天元呢?似乎沒(méi)有必要”,完全沒(méi)有明白天元術(shù)中天元為未知數(shù)的含義。他認(rèn)為書中“每道題的演算中,雖然設(shè)立天元,但反復(fù)查看,覺(jué)得無(wú)從下手,后來(lái)的學(xué)習(xí)者茫然摸不到門道)”,因而將《測(cè)圓海鏡》中關(guān)于立天元列方程的演算全部刪去,只留下用開方術(shù)解方程的過(guò)程,以方便后人學(xué)習(xí)。李儼認(rèn)為宋金元發(fā)展起來(lái)的天元術(shù)至此已被遺忘。
十八世紀(jì)時(shí),隨著西洋算學(xué)傳入中國(guó),李冶等人的天元術(shù)著作才被后來(lái)的數(shù)學(xué)家重新發(fā)現(xiàn)。清朝梅瑴成(梅文鼎之孫)曾經(jīng)研讀顧應(yīng)祥的《測(cè)圓海鏡分類釋術(shù)》,對(duì)其中的天元之術(shù)感到不解,后來(lái)在研習(xí)西方的“借根方”法時(shí)發(fā)現(xiàn)所謂的“借根”就是“立天元”(都是設(shè)未知數(shù)),方才重新開始認(rèn)識(shí)天元術(shù)。之后,《四元玉鑒》等其它天元術(shù)著作也被重新認(rèn)識(shí)。后來(lái)的《四庫(kù)全書》中收錄了李潢家藏本的《測(cè)圓海鏡》。1798年,清代大藏書家鮑廷博刊印的《知不足齋叢書》中收錄了李銳??钡摹稖y(cè)圓海鏡細(xì)草》十二卷。之后又有焦循和李銳在研究了《測(cè)圓海鏡》、《益古演段》和《術(shù)數(shù)九章》后寫的《天元一釋》和《開方通釋》兩書,用較為明白的語(yǔ)言詳細(xì)解釋了李冶的天元術(shù)和秦九韶的正負(fù)開方術(shù)。至此,天元術(shù)和現(xiàn)代的方程論逐漸融合,而十八世紀(jì)末期以后方程論的研究也開始蓬勃發(fā)展。之后的相關(guān)作品包括1861年朝鮮數(shù)學(xué)家南秉哲著的《海鏡細(xì)草解》、1873年張楚鐘的《測(cè)圓海鏡識(shí)別詳解》、1896年劉岳云出版的《測(cè)圓海鏡通釋》、1898年葉耀元《測(cè)圓海鏡解》,還有李善蘭的《測(cè)圓海鏡解》等等。
現(xiàn)代研究
二十世紀(jì)以來(lái),李冶作為中國(guó)歷史上重要的數(shù)學(xué)家,其思想和著作被許多學(xué)者所研究。李儼、錢寶琮、梅榮照都曾經(jīng)對(duì)李冶和他的著作進(jìn)行過(guò)研究和考證??讎?guó)平的《李冶傳》是第一本全面論述李冶生平及學(xué)術(shù)成就的專著。白尚恕、李迪、郭書春、沈康身、洪萬(wàn)生等對(duì)李冶都有深入的研究。李冶和楊輝、秦九韶、朱世杰一起被認(rèn)為是宋元時(shí)期的四大數(shù)學(xué)家。
1982年法國(guó)林立娜(K. Chemla)以測(cè)圓海鏡為題的論文獲得巴黎大學(xué)博士學(xué)位。
名字的考證
關(guān)于李冶的名字,《元朝名臣事略》、《元史本傳》、《永樂(lè)大典》、《四庫(kù)全書總目》、《皕宋樓藏書志》等都寫作李冶??论繌朐凇缎略贰分姓f(shuō)李冶本名治,后改成冶。清朝的施國(guó)祁認(rèn)為李冶真名應(yīng)該是李治,而被稱為李冶是后來(lái)以訛傳訛之誤??娷鯇O在《藕香零拾》中也為這種說(shuō)法提出三條佐證:首先元代王惲的《中堂記事》中有“李治,授翰林學(xué)士,知制誥,同修國(guó)史”的記載,與李冶的經(jīng)歷相吻合。其次,元好問(wèn)的《金故少中大夫程震墓碑》中由李冶題額,上面刻的是李治而不是李冶。最后,元好問(wèn)在為李冶父親寫的墓志銘上有寫其三個(gè)兒子的名字,其中李冶的名字被寫為李治。他的兄弟名字分別是李澈和李滋。按照漢人起名的習(xí)慣,李冶作為三兄弟之一,姓名也應(yīng)該是五行帶水的。余嘉錫在《四庫(kù)提要辨證》中亦詳加考證,說(shuō)明李冶原來(lái)應(yīng)該叫李治,但后來(lái)改為冶。
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