回望南山
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数学年谱

公元前

    约公元前4000年,中国西安半坡的陶器上出现数字刻符。

  公元前3000~前1700年,巴比伦的泥版上出现数学记载。

  公元前2700年,中国黄帝时代传说隶首做算数之说,大挠发明了甲子。

  公元前2500年前,据中国战国时尸佼著《尸子》记载:“古者,陲(注:传说为黄帝或尧时人)为规、矩、准、绳,使天下仿焉”。这相当于在已有“圆,方、平、直”等形的概念。

  公元前2100年,中国夏朝出现象征吉祥的河图洛书纵横图,即为“九宫算”,这被认为是现代“组合数学”最古老的发现。

  美索不达米亚人已有了乘法表,其中使用着六十进位制的算法。

  公元前1900~前1600,古埃及的纸草书上出现数学记载,已有基于十进制的记数法,将乘法简化为加法的算术、分数计算法。并已有三角形及圆的面积、正方角锥体、锥台体积的度量法等。

  公元前1950年,巴比伦人能解二个变数的一次和二次方程,已经知道“勾股定理”。

  公元前1400年,中国殷代甲骨文卜辞记录已有十进制记数,最大数字是三万。

  公元前1050年,在中国的西周时期,“九数”成为“国子”的必修课程之一。

  公元前六世纪,古希腊的泰勒斯发展了初等几何学,开始证明几何命题。

  古希腊毕达哥拉斯学派认为数是万物的本原,宇宙的组织是数及其关系的和谐体系。证明了勾股定理,发现了无理数,引起了所谓第一次数学危机。

  印度人求出√2=1.4142156。

  公元前462年左右,意大利的埃利亚学派的芝诺等人指出了在运动和变化中的各种矛盾,提出了飞矢不动等有关时间、空间和数的芝诺悖理(古希腊 巴门尼德、芝诺等)。

  公元前五世纪,古希腊丘斯的希波克拉底研究了以直线及圆弧形所围成的平面图形的面积,指出相似弓形的面积与其弦的平方成正比。开始把几何命题按科学方式排列。

  公元前四世纪,古希腊的欧多克斯把比例论推广到不可通约量上,发现了“穷竭法”。开始在数学上作出以公理为依据的演绎整理。

  古希腊德谟克利特学派用“原子法”计算面积和体积,一个线段、一个面积或一个体积被设想为由很多不可分的“原子”所组成。提出圆锥曲线,得到了三次方程式的最古老的解法。

  古希腊的亚里士多德等建立了亚里士多德学派,开始对数学、动物学等进行了综合的研究。

  公元前400年,中国战国时期的《墨经》中记载了一些几何学的义理。

  公元前380年,古希腊柏拉图学派指出数学对训练思维的作用,研究正多面体、不可公度量。

  公元前350年,古希腊梅纳克莫斯发现三种圆锥曲线,并用以解立方体问题。古希腊色诺科拉底开始编写几何学的历史。古希腊的塞马力达斯开始世界简单方程组

  公元前335年,古希腊的欧德姆斯开始编写数学史。

  公元前三世纪,古希腊欧几里得的《几何学原本》十三卷发表,把前人和他本人的发现系统化,确立几何学的逻辑体系,为世界上最早的公理化数学著作。

  公元前三世纪,古希腊的阿基米德研究了曲线图形和曲面体所围成的面积、体积;研究了抛物面、双曲面、椭圆面,讨论了圆柱、圆锥和半球之关系,还研究了螺线。

  战国时期的中国,筹算成为当时的主要计算方法;出现《庄子》、《考工记》记载中的极限概念、分数运算法、特殊角度概念及对策论的例证。

  公元前230年,古希腊的埃拉托色尼提出素数概念,并发明了寻找素数的筛法。

  公元前三至前二世纪,古希腊的阿波罗尼发表了八本《圆锥曲线学》,这是最早关于椭圆、抛物线和双曲线的论著。

  公元前170年,湖北出现竹简算书《算数书》。

  公元前150年,古希腊的希帕恰斯开始研究球面三角,奠定三角术的基础。

  约公元前一世纪,中国的《周髀算经》发表。其中阐述了“盖天说”和四分历法,使用分数算法和开方法等。

 

公元元年 ~ 公元1000年

  公元50~100年,继西汉张苍、耿寿昌删补校订之后,东汉时纂编成《九章算术》,这是中国最早的数学专著,收集了246个问题的解法。

  公元75年,古希腊的海伦研究面积、体积计算方法、开方法,提出海伦公式。

  一世纪左右,古希腊的梅内劳发表《球学》,其中包括球的几何学,并附有球面三角形的讨论。

  古希腊的希隆写了关于几何学的、计算的和力学科目的百科全书。在其中的《度量论》中,以几何形式推算出三角形面积的“希隆公式”。

  100年左右,古希腊的尼寇马克写了《算术引论》一书,此后算术开始成为独立学科。

  150年左右,古希腊的托勒密著《数学汇编》,求出圆周率为3.14166,并提出透视投影法与球面上经纬度的讨论,这是古代坐标的示例。

  三世纪时,古希腊的丢番都写成代数著作《算术》共十三卷,其中六卷保留至今,解出了许多定和不定方程式。

  三世纪至四世纪,魏晋时期,中国的赵爽在《勾股圆方图注》中列出了关于直角三角形三边之间关系的命题共21条。

  中国的刘徽发明“割圆术”,并算得圆周率为3.1416;著《海岛算经》,论述了有关测量和计算海岛的距离、高度的方法。

  四世纪时,古希腊帕普斯的几何学著作《数学集成》问世,这是古希腊数学研究的手册。

  约463年,中国的祖冲之算出了圆周率的近似值到第七位小数,这比西方早了一千多年。

  466年~485年,中国三国时期的《张邱建算经》成书。

  五世纪,印度的阿耶波多著书研究数学和天文学,其中讨论了一次不定方程式的解法、度量术和三角学等,并作正弦表。

  550年,中国南北朝的甄鸾撰《五草算经》、《五经算经》、《算术记遗》。

  六世纪,中国六朝时,中国的祖(日恒)提出祖氏定律:若二立体等高处的截面积相等,则二者体积相等。西方直到十七世纪才发现同一定律,称为卡瓦列利原理。

  隋代《皇极历法》内,已用“内插法”来计算日、月的正确位置(中国 刘焯)。

  620年,中国唐朝的王孝通著《辑古算经》,解决了大规模土方工程中提出的三次方程求正根的问题。

  628年,印度的婆罗摩笈多研究了定方程和不定方程、四边形、圆周率、梯形和序列。给出了方程ax+by=c(a,b,c是整数)的第一个一般解。

  656年,中国唐代李淳风等奉旨著《“十部算经”注释》,作为国子监算学馆的课本。“十部算经”指:《周髀》《九章算术》《海岛算经》《张邱建算经》《五经算术》等。

  727年,中国唐朝开元年间,僧一行编成《大衍历》,建立了不等距的内插公式。

  820年,阿拉伯的阿尔·花刺子模发表了《印度计数算法》,使西欧熟悉了十进位制。

  850年,印度的摩珂毗罗提出岭的运算法则。

  约920年,阿拉伯的阿尔·巴塔尼提出正切和余切概念,造出从0º到90º的余切表,用sine标记正弦,证明了正弦定理。

 

公元1000年 ~ 1700年

  1000~1019年,中国北宋的刘益著《议古根源》,提出了“正负开方术”。

  1050年,中国宋朝的贾宪在《黄帝九章算术细草》中,创造了开任意高次幂的“增乘开方法”,并列出了二项式定理系数表,这是现代“组合数学”的早期发现。后人所称的“杨辉三角”即指此法。

  1086~1093年,中国宋朝的沈括在《梦溪笔谈》中提出“隙积术”和“会圆术”,开始高阶等差级数的研究。

  1079年,阿拉伯的卡牙姆完成了一部系统研究三次方程的书《代数学》,用圆锥曲线解三次方程。

  十一世纪,阿拉伯的阿尔·卡尔希第一次解出了二次方程的根。

  十一世纪,埃及的阿尔·海赛姆解决了“海赛姆”问题,即要在圆的平面上两点作两条线相交于圆周上一点,并与在该点的法线成等角。

  十二世纪,印度的拜斯迦罗著《立刺瓦提》一书,这是东方算术和计算方面的重要著作。

  1202年,意大利的裴波那契发表《计算之书》,把印度—阿拉伯记数法介绍到西方。

  1220年,意大利的裴波那契发表《几何学实习》一书,介绍了许多阿拉伯资料中没有的示例。

  1247年,中国宋朝的秦九韶著《数书九章》共十八卷,推广了“增乘开方法”。书中提出的联立一次同余式的解法,比西方早五百七十余年。

  1248年,中国宋朝的李治著《测圆海镜》十二卷,这是第一部系统论述“天元术”的著作。

  1261年,中国宋朝的杨辉著《详解九章算法》,用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和。

  1274年,中国宋朝的杨辉发表《乘除通变本末》,叙述“九归”捷法,介绍了筹算乘除的各种运算法。

  1280年,元朝《授时历》用招差法编制日月的方位表(中国 王恂、郭守敬等)。

  十四世纪中叶前,中国开始应用珠算盘,并逐渐代替了筹算。

  1303年,中国元朝的朱世杰著《四元玉鉴》三卷,把“天元术”推广为“四元术”。

  1464年,德国的约·米勒在《论各种三角形》(1533年出版)中,系统地总结了三角学。

  1489年,德国的魏德曼用“+”、“-”表示正负。

  1494年,意大利的帕奇欧里发表《算术集成》,反映了当时所知道的关于算术、代数和三角学的知识。

  1514年,荷兰的贺伊克用“+”、“-”作为加减运算的符号。

  1535年,意大利的塔塔利亚发现三次方程的解法。

  1540年,英国的雷科德用“=”表示相等。

  1545年,意大利的卡尔达诺、费尔诺在《大法》中发表了求三次方程一般代数解的公式。

  1550~1572年,意大利的邦别利出版《代数学》,其中引入了虚数,完全解决了三次方程的代数解问题。

  1585年,荷兰的斯蒂文提出分数指数概念与符号;系统导入了十进制分数与十进制小数的意义、计算法及表示法。

  1591年左右,德国的韦达在《美妙的代数》中首次使用字母表示数字系数的一般符号,推进了代数问题的一般讨论。

  1596年,德国的雷蒂卡斯从直角三角形的边角关系上定义了6个三角函数。

  1596~1613年,德国的奥脱、皮提斯库斯完成了六个三角函数的每间隔10秒的十五位小数表。

  1614年,英国的耐普尔制定了对数,做出第一张对数表,只做出圆形计算尺、计算棒。

  1615年,德国的开卜勒发表《酒桶的立体几何学》,研究了圆锥曲线旋转体的体积。

  1635年,意大利的卡瓦列利发表《不可分连续量的几何学》,书中避免无穷小量,用不可分量制定了一种简单形式的微积分。

  1637年,法国的笛卡尔出版《几何学》,提出了解析几何,把变量引进数学,成为“数学中的转折点”。

  1638年,法国的费尔玛开始用微分法求极大、极小问题。

  意大利的伽里略发表《关于两种新科学的数学证明的论说》,研究距离、速度和加速度之间的关系,提出了无穷集合的概念,这本书被认为是伽里略重要的科学成就。

  1639年,法国的迪沙格发表了《企图研究圆锥和平面的相交所发生的事的草案》,这是近世射影几何学的早期工作。

  1641年,法国的帕斯卡发现关于圆锥内接六边形的“帕斯卡定理”。

  1649年,法国的帕斯卡制成帕斯卡计算器,它是近代计算机的先驱。

  1654年,法国的帕斯卡、费尔玛研究了概率论的基础。

  1655年,英国的瓦里斯出版《无穷算术》一书,第一次把代数学扩展到分析学。

  1657年,荷兰的惠更斯发表了关于概率论的早期论文《论机会游戏的演算》。

  1658年,法国的帕斯卡出版《摆线通论》,对“摆线”进行了充分的研究。

  1665~1676年牛顿(1665~1666年)先于莱布尼茨(1673~1676年)制定了微积分,莱布尼茨(1684~1686年)早于牛顿(1704~1736年)发表了微积分。

  1669年,英国的牛顿、雷夫逊发明解非线性方程的牛顿—雷夫逊方法。

  1670年,法国的费尔玛提出“费尔玛大定理”。

  1673年,荷兰的惠更斯发表了《摆动的时钟》,其中研究了平面曲线的渐屈线和渐伸线。

  1684年,德国的莱布尼茨发表了关于微分法的著作《关于极大极小以及切线的新方法》。

  1686年,德国的莱布尼茨发表了关于积分法的著作。

  1691年,瑞士的约·贝努利出版《微分学初步》,这促进了微积分在物理学和力学上的应用及研究。

  1696年,法国的洛比达发明求不定式极限的“洛比达法则”。

  1697年,瑞士的约·贝努利解决了一些变分问题,发现最速下降线和测地线。

 

公元1701 ~ 1800年

  1704年,英国的牛顿发表《三次曲线枚举》《利用无穷级数求曲线的面积和长度》《流数法》。

  1711年,英国的牛顿发表《使用级数、流数等等的分析》。

  1713年,瑞士的雅·贝努利出版了概率论的第一本著作《猜度术》。

  1715年,英国的布·泰勒发表《增量方法及其他》。

  1731年,法国的克雷洛出版《关于双重曲率的曲线的研究》,这是研究空间解析几何和微分几何的最初尝试。

  1733年,英国的德·勒哈佛尔发现正态概率曲线。

  1734年,英国的贝克莱发表《分析学者》,副标题是《致不信神的数学家》,攻击牛顿的《流数法》,引起所谓第二次数学危机。

  1736年,英国的牛顿发表《流数法和无穷级数》。

  1736年,瑞士的欧拉出版《力学、或解析地叙述运动的理论》,这是用分析方法发展牛顿的质点动力学的第一本著作。

  1742年,英国的麦克劳林引进了函数的幂级数展开法。

  1744年,瑞士的欧拉导出了变分法的欧拉方程,发现某些极小曲面。

  1747年,法国的达朗贝尔等由弦振动的研究而开创偏微分方程论。

  1748年,瑞士的欧拉出版了系统研究分析数学的《无穷分析概要》,这是欧拉的主要著作之一。

  1755~1774年,瑞士的欧拉出版了《微分学》和《积分学》三卷。书中包括微分方程论和一些特殊的函数。

  1760~1761年,法国的拉格朗日系统地研究了变分法及其在力学上的应用。

  1767年,法国的拉格朗日发现分离代数方程实根的方法和求其近似值的方法。

  1770~1771年,法国的拉格朗日把置换群用于代数方程式求解,这是群论的开始。

  1772年,法国的拉格朗日给出三体问题最初的特解。

  1788年,法国的拉格朗日出版了《解析力学》,把新发展的解析法应用于质点、刚体力学。

  1794年,法国的勒让德出版流传很广的初等几何学课本《几何学概要》。

  德国的高斯从研究测量误差,提出最小二乘法,于1809年发表。

  1797年,法国的拉格朗日发表《解析函数论》,不用极限的概念而用代数方法建立微分学。

  1799年,法国的蒙日创立画法几何学,在工程技术中应用颇多。

  德国的高斯证明了代数学的一个基本定理:实系数代数方程必有根。

 

公元1800 ~ 1899年

  1801年,德国的高斯出版《算术研究》,开创近代数论。

  1809年,法国的蒙日出版了微分几何学的第一本书《分析在几何学上的应用》。

  1812年,法国的拉普拉斯出版《分析概率论》一书,这是近代概率论的先驱。

  1816年,德国的高斯发现非欧几何,但未发表。

  1821年,法国的柯西出版《分析教程》,用极限严格地定义了函数的连续、导数和积分,研究了无穷级数的收敛性等。

  1822年,法国的彭色列系统研究了几何图形在投影变换下的不变性质,建立了射影几何学。

  法国的傅立叶研究了热传导问题,发明用傅立叶级数求解偏微分方程的边值问题,在理论和应用上都有重大影响。

  1824年,挪威的阿贝尔证明用根式求解五次方程的不可能性。

  1826年,挪威的阿贝尔发现连续函数的级数之和并非连续函数。

  俄国的罗巴切夫斯基和匈牙利的波约改变欧几里得几何学中的平行公理,提出非欧几何学的理论。

  1827~1829年,德国的雅可比、挪威的阿贝尔和法国的勒阿德尔共同确立了椭圆积分与椭圆函数的理论,在物理、力学中都有应用。

  1827年,德国的高斯建立了微分几何中关于曲面的系统理论。

  德国的莫比乌斯出版《重心演算》,第一次引进齐次坐标。

  1830年,捷克的波尔查诺给出一个连续而没有导数的所谓“病态”函数的例子。

  法国的伽罗华在代数方程可否用根式求解的研究中建立群论。

  1831年,法国的柯西发现解析函数的幂级数收敛定理。

  德国的高斯建立了复数的代数学,用平面上的点来表示复数,破除了复数的神秘性。

  1835年,法国的斯特姆提出确定代数方程式实根位置的方法。

  1836年,法国的柯西证明解析系数微分方程解的存在性。

  瑞士的史坦纳证明具有已知周长的一切封闭曲线中包围最大面积的图形一定是圆。

  1837年,德国的狄利克莱第一次给出了三角级数的一个收敛性定理。

  1840年,德国的狄利克莱把解析函数用于数论,并且引入了“狄利克莱”级数。

  1841年,德国的雅可比建立了行列式的系统理论。

  1844年,德国的格拉斯曼研究多个变元的代数系统,首次提出多维空间的概念。

  1846年,德国的雅克比提出求实对称矩阵特征值的雅可比方法。

  1847年,英国的布尔创立了布尔代数,在后来的电子计算机设计有重要应用。

  1848年,德国的库莫尔研究各种数域中的因子分解问题,引进了理想数。

  英国的斯托克斯发现函数极限的一个重要概念——一致收敛,但未能严格表述。

  1850年,德国的黎曼给出了“黎曼积分”的定义,提出函数可积的概念。

  1851年,德国的黎曼提出共形映照的原理,在力学、工程技术中应用颇多,但未给出证明。

  1854年,德国的黎曼建立了更广泛的一类非欧几何学——黎曼几何学,并提出多维拓扑流形的概念。

  俄国的车比雪夫开始建立函数逼近论,利用初等函数来逼近复杂的函数。二十世纪以来,由于电子计算机的应用,使函数逼近论有很大的发展。

  1856年,德国的维尔斯特拉斯确立极限理论中的一致收敛性的概念。

  1857年,德国的黎曼详细地讨论了黎曼面,把多值函数看成黎曼面上的单值函数。

  1868年,德国的普吕克在解析几何中引进一些新的概念,提出可以用直线、平面等作为基本的空间元素。

  1870年,挪威的李发现李群,并用以讨论微分方程的求积问题。

  德国的克朗尼格给出了群论的公理结构,这是后来研究抽象群的出发点。

  1872年,数学分析的“算术化”,即以有理数的集合来定义实数(德国 戴特金、康托尔、维尔斯特拉斯)。

  德国的克莱茵发表了“埃尔朗根纲领”,把每一种几何学都看成是一种特殊变换群的不变量论。

  1873年,法国的埃尔米特证明了e是超越数。

  1876年,德国的维尔斯特拉斯出版《解析函数论》,把复变函数论建立在了幂级数的基础上。

  1881~1884年,美国的吉布斯制定了向量分析。

  1881~1886年,法国的彭加勒连续发表《微分方程所确定的积分曲线》的论文,开创微分方程定性理论。

  1882年,德国的林德曼证明了圆周率是超越数。

  英国的亥维赛制定运算微积,这是求解某些微分方程的简便方法,工程上常有应用。

  1883年,德国的康托尔建立了集合论,发展了超穷基数的理论。

  1884年,德国的弗莱格出版《数论的基础》,这是数理逻辑中量词理论的发端。

  1887~1896年,德国的达布尔出版了四卷《曲面的一般理论的讲义》,总结了一个世纪来关于曲线和曲面的微分几何学的成就。

  1892年,俄国的李雅普诺夫建立运动稳定性理论,这是微分方程定性理论研究的重要方面。

  1892~1899年,法国的彭加勒创立自守函数论。

  1895年,法国的彭加勒提出同调的概念,开创代数拓扑学。

  1899年,德国希尔伯特的《几何学基础》出版,提出欧几里得几何学的严格公理系统,对数学的公理化思潮有很大影响。

  瑞利等人最早提出基于统计概念的计算方法——蒙特卡诺方法的思想。二十世纪二十年代柯朗(德)、冯·诺伊曼(美)等人发展了这个方法,后在电子计算机上获得广泛应用。

 

公元1900年 ~ 1960年

  1900年

  德国数学家希尔伯特,提出数学尚未解决的23个问题,引起了20世纪许多数学家的关注。

  1901年

  德国数学家希尔伯特,严格证明了狄利克莱原理,开创了变分学的直接方法,在工程技术的级拴问题中有很多应用。

  德国数学家舒尔、弗洛伯纽斯,首先提出群的表示理论。此后,各种群的表示理论得到大量研究。

  意大利数学家里齐、齐维塔,基本上完成张量分析,又名绝对微分学。确立了研究黎曼几何和相对论的分析工具。

  法国数学家勒贝格,提出勒贝格测度和勒贝格积分,推广了长度、面积积分的概念。

  1903年

  英国数学家贝·罗素,发现集合论中的罗素悖论,引发第三次数学危机。

  瑞典数学家弗列特荷姆,建立线性积分方程的基本理论,是解决数学物理问题的数学工具,并为建立泛函分析作出了准备。

  1906年

  意大利数学家赛维里,总结了古典代数几何学的研究。

  法国数学家弗勒锡、匈牙利数学家里斯,把由函数组成的无限集合作为研究对象,引入函数空间的概念,并开始形成希尔伯特空间。这是泛函分析的发源。

  德国数学家哈尔托格斯,开始系统研究多个自变量的复变函数理论。

  俄国数学家马尔可夫,首次提出“马尔可夫链”的数学模型。

  1907年

  德国数学家寇贝,证明复变函数论的一个基本原理——黎曼共形映照定理。

  美籍荷兰数学家布劳威尔,反对在数学中使用排中律,提出直观主义数学。

  1908年

  德国数学家金弗里斯,建立点集拓扑学。

  德国数学家策麦罗,提出集合论的公理化系统。

  1909年

  德国数学家希尔伯特,解决了数论中著名的华林问题。

  1910年

  德国数学家施坦尼茨,总结了19世纪末20世纪初的各种代数系统,如群、代数、域等的研究,开创了现代抽象代数。

  美籍荷兰数学家路·布劳威尔,发现不动点原理,后来又发现了维数定理、单纯形逼近法、使代数拓扑成为系统理论。

  英国数学家背·罗素、卡·施瓦兹西德,出版《数学原理》三卷,企图把数学归纳到形式逻辑中去,是现代逻辑主义的代表著作。

  1913年

  法国的厄·加当和德国的韦耳完成了半单纯李代数有限维表示理论,奠定了李群表示理论的基础。这在量子力学和基本粒子理论中有重要应用。

  德国的韦耳研究黎曼面,初步产生了复流形的概念。

  1914年

  德国的豪斯道夫提出拓扑空间的公理系统,为一般拓扑学建立了基础。

  1915年

  瑞士美籍德国人爱因斯坦和德国的卡·施瓦茨西德把黎曼几何用于广义相对论,解出球对称的场方程,从而可以计算水星近日点的移动等问题。

  1918年

  英国的哈台、立笃武特应用复变函数论方法来研究数论,建立解析数论。

  丹麦的爱尔兰为改进自动电话交换台的设计,提出排队论的数学理论。

  希尔伯特空间理论的形成(匈牙利 里斯)。

  1919年

  德国的亨赛尔建立P-adic数论,这在代数数论和代数几何中有重要用。

  1922年

  德国的希尔伯特提出数学要彻底形式化的主张,创立数学基础中的形式主义体系和证明论。

  1923年

  法国的厄·加当提出一般联络的微分几何学,将克莱因和黎曼的几何学观点统一起来,是纤维丛概念的发端。

  法国的阿达玛提出偏微分方程适定性,解决二阶双曲型方程的柯西问题()。

  波兰的巴拿哈提出更广泛的一类函数空间——巴拿哈空间的理论()。

  美国的诺·维纳提出无限维空间的一种测度——维纳测度,这对概率论和泛函分析有一定作用。

  1925年

  丹麦的哈·波尔创立概周期函数。

  英国的费希尔以生物、医学试验为背景,开创了“试验设计”(数理统计的一个分支),也确立了统计推断的基本方法。

  1926年

  德国的纳脱大体上完成对近世代数有重大影响的理想理论。

  1927年

  美国的毕尔霍夫建立动力系统的系统理论,这是微分方程定性理论的一个重要方面。

  1928年

  美籍德国人 理·柯朗提出解偏微分方程的差分方法。

  美国的哈特莱首次提出通信中的信息量概念。

  德国的格罗许、芬兰的阿尔福斯、苏联的拉甫连捷夫提出拟似共形映照理论,这在工程技术上有一定应用。

  1930年

  美国的毕尔霍夫建立格论,这是代数学的重要分支,对射影几何、点集论及泛函分析都有应用。

  美籍匈牙利人冯·诺伊曼提出自伴算子谱分析理论并应用于量子力学。

  1931年

  瑞士的德拉姆发现多维流形上的微分型和流形的上同调性质的关系,给拓扑学以分析工具。

  奥地利的哥德尔证明了公理化数学体系的不完备性。

  苏联的柯尔莫哥洛夫和美国的费勒发展了马尔可夫过程理论。

  1932年

  法国的亨·嘉当解决多元复变函数论的一些基本问题。

  美国的毕尔霍夫、美籍匈牙利人冯·诺伊曼建立各态历经的数学理论。

  法国的赫尔勃兰特、奥地利的哥德尔、美国的克林建立递归函数理论,这是数理逻辑的一个分支,在自动机和算法语言中有重要应用。

  1933年

  匈牙利的奥·哈尔提出拓扑群的不变测度概念。

  苏联的柯尔莫哥洛夫提出概率论的公理化体系。

  美国的诺·维纳、丕莱制订复平面上的傅立叶变式理论。

  1934年

  美国的莫尔斯创建大范围变分学的理论,为微分几何和微分拓扑提供了有效工具。

  美国的道格拉斯等解决极小曲面的基本问题——普拉多问题,即求通过给定边界而面积为最小的曲面。

  苏联的辛钦提出平稳过程理论。

  1935年

  波兰的霍勒维奇等在拓扑学中引入同伦群,成为代数拓扑和微分拓扑的重要工具。

  法国的龚贝尔开始研究产品使用寿命和可靠性的数学理论。

  1936年

  德国寇尼克系统地提出与研究图的理论,美国的贝尔治等对图的理论有很大的发展。50年代以后,由于在博弈论、规划论、信息论等方面的发展,而得到广泛应用。

  现代的代数几何学开始形成。(荷兰 范德凡尔登,法国外耳,美国查里斯基,意大利 培·塞格勒等)

  英国的图灵、美国的邱吉、克林等提出理想的通用计算机概念,同时建立了算法理论。

  美籍匈牙利人 冯·诺伊曼建立算子环论,可以表达量子场论数学理论中的一些概念。

  苏联的索波列夫提出偏微分方程中的泛函分析方法。

  1937年

  美国的怀特尼证明微分流形的嵌入定理,这是微分拓扑学的创始。

  苏联的彼得洛夫斯基提出偏微分方程组的分类法,得出某些基本性质。

  瑞士的克拉默开始系统研究随机过程的统计理论。

  1938年

  布尔巴基丛书《数学原本》开始出版,企图从数学公理结构出发,以非常抽象的方式叙述全部现代数学(法国 布尔巴基学派)。

  1940年

  美国的哥德尔证明连续统假说在集合论公理系中的无矛盾性。

  英国的绍司威尔提出求数值解的松弛方法。

  苏联的盖尔方特提出交换群调和分析的理论。

  1941年

  美国的霍奇定义了流形上的调和积分,并用于代数流形,成为研究流形同调性质的分析工具。

  苏联的谢·伯恩斯坦、日本的伊藤清开始建立马尔可夫过程与随机微分方程的联系。

  苏联的盖尔芳特创立赋范环理论,主要用于群上调和分析和算子环论。

  1942年

  美国的诺·维纳、苏联的柯尔莫哥洛夫开始研究随机过程的预测,滤过理论及其在火炮自动控制上的应用,由此产生了“统计动力学’。

  1943年

  中国的林士谔提出求代数方程数字解的林士谔方法。

  1944年

  美籍匈牙利人冯·诺伊曼等建立了对策论,即博弈论。

  1945年

  法国的许瓦茨推广了古典函数概念,创立广义函数论,对微分方程理论和泛函分析有重要作用。

  美籍华人陈省身建立代数拓扑和微分几何的联系,推进了整体几何学的发展。

  1946年

  美国莫尔电子工程学校和宾夕法尼亚大学试制成功第一台电子计算机ENIAC。(设计者为埃克特、莫希莱等人)。

  法国的外耳建立现代代数几何学基础。

  中国的华罗庚发展了三角和法研究解析数论。

  苏联的盖尔芳特、诺依玛克建立罗伦兹群的表示理论。

  1947年

  美国的埃·瓦尔特创立统计的序贯分析法。

  1948年

  英国的阿希贝造出稳态机,能在各种变化的外界条件下自行组织,以达到稳定状态。鼓吹这是人造大脑的最初雏型、机器能超过人等观点。

  美国的诺·维纳出版《控制论》,首次使用控制论一词

  美国的申农提出通信的数学理论。

  美籍德国人弗里得里希斯、理·柯朗总结了非线性微分方程在流体力学方面的应用,推进了这方面的研究。

  波兰的爱伦伯克、美国的桑·麦克伦提出范畴论,这是代数中一种抽象的理论,企图将数学统—于某些原理。

  苏联的康脱洛维奇将泛函分析用于计算数学。

  1949年

  开始确立电子管计算机体系,通称第一代计算机。英国剑桥大学制成第一台通用电子管计算机EDSAC。

  1950年

  英国的图灵发表《计算机和智力》一文,提出机器能思维的观点。

  美国的埃·瓦尔特提出统计决策函数的理论。

  英国的大·杨提出解椭圆型方程的超松弛方法,这是目前电子计算机上常用的方法。

  美国的斯丁路特、美籍华人陈省身、法国的艾勒斯曼共同提出纤维丛的理论。

  1951年

  五十年代以来,“组合数学”获得迅速发展,并应用于试验设计、规划理论、网络理论、信息编码等。(美国 霍夫曼,马·霍尔等)

  1952年

  美国的蒙哥马利等证明连续群的解析性定理(即希尔伯特第五问题)。

  1953年

  美国的基费等提出优选法,并先后发展了多种求函数极值的方法。

  1955年

  制定同调代数理论(法国 亨·加当、格洛辛狄克,波兰 爱伦伯克)。

  美国的隆姆贝格提出求数值积分的隆姆贝方法,这是目前电子计算机上常用的一种方法。

  瑞典的荷尔蒙特等制定线性偏微分算子的一般理论。

  美国的拉斯福特等提出解椭圆形或双线型偏微分方程的交替方向法。

  英国的罗思解决了代数数的有理迫近问题。

  1956年

  提出统筹方法(又名计划评审法),是一种安排计划和组织生产的数学方法。美国杜邦公司首先采用。

  英国的邓济希等提出线性规划的单纯形方法。

  苏联的道洛尼钦提出解双曲型和混合型方程的积分关系法。

  1957年

  发现最优控制的变分原理(苏联 庞特里雅金)。

  美国的贝尔曼创立动态规划理论,它是使整个生产过程达到预期最佳目的的一种数学方法。

  美国的罗森伯拉特等以美国康纳尔实验室的“感知器”的研究为代表,开始迅速发展图象识别理论。

  1958年

  创立算法语言ALGOL(58),后经改进又提出ALGOL(60),ALGOL(68)等算法语言,用于电子计算机程序自动化。(欧洲GAMM小组,美国ACM小组)

  中国科学院计算技术研究所试制成功中国第一台通用电子计算机。

  1959年

  美国国际商业机器公司制成第一台晶体管计算机“IBM 7090”,第二代计算机——半导体晶体管计算机开始迅速发展。

  1959~1960年,伽罗华域论在编码问题上的应用,发明 BCH码。(法国 霍昆亥姆,美国 儿·玻色,印度 雷·可都利)

  1960年

  美国的卡尔门提出数字滤波理论,进一步发展了随机过程在制导系统中的应用。

  苏联的克雷因、美国的顿弗特建立非自共轭算子的系统理论。



数学年谱

 
  ◇公元前600年以前◇
  据中国战国时尸佼著《尸子》记载:“古者,倕(注:传说为黄帝或尧时人)为规、矩、准、绳,使天下仿焉”,这相当于在公元前2500年前,已有“圆、方、平、直”等形的概念。
  公元前2100年左右,美索不达米亚人已有了乘法表,其中使用着六十进位制的算法。
  公元前2000年左右,古埃及已有基于十进制的记数法、将乘法简化为加法的算术、分数计算法。并已有三角形及圆的面积、正方角锥体、锥台体积的度量法等。 中国殷代甲骨文卜辞记录已有十进制记数,最大数字是三万。
  公元前约1950年,巴比伦人能解二个变数的一次和二次方程,已经知道“勾股定理”。
  ◇公元前600--1年◇  
  公元前六世纪,发展了初等几何学(古希腊 泰勒斯)。
  约公元前六世纪,古希腊毕达哥拉斯学派认为数是万物的本原,宇宙的组织是数及其关系的和谐体系。证明了勾股定理,发现了无理数,引起了所谓第一次数学危机。
  公元前六世纪,印度人求出√2=1.4142156。
  公元前462年左右,意大利的埃利亚学派指出了在运动和变化中的各种矛盾,提出了飞矢不动等有关时间、空间和数的芝诺悖理(古希腊 巴门尼德、芝诺等).。
  公元前五世纪,研究了以直线及圆弧形所围成的平面图形的面积,指出相似弓形的面积与其弦的平方成正比(古希腊丘斯的希波克拉底)。
  公元前四世纪,把比例论推广到不可通约量上,发现了“穷竭法”(古希腊,欧多克斯)。
  公元前四世纪,古希腊德谟克利特学派用“原子法”计算面积和体积,一个线段、一个面积或一个体积被设想为由很多不可分的“原子”所组成。
  公元前四世纪,建立了亚里士多德学派,对数学、动物学等进行了综合的研究(古希腊,亚里士多德等)。
  公元前四世纪末,提出圆锥曲线,得到了三次方程式的最古老的解法(古希腊,密内凯莫)。
  公元前三世纪,《几何学原本》十三卷发表,把以前有的和他本人的发现系统化了,成为古希腊数学的代表作(古希腊,欧几里得)。
  公元前三世纪,研究了曲线图和曲面体所围成的面积、体积;研究了抛物面、双曲面、椭圆面;讨论了圆柱、圆锥半球之关系;还研究了螺线(古希腊,阿基米德)。
  公元前三世纪,筹算是当时中国的主要计算方法。
  公元前三至前二世纪,发表了八本《圆锥曲线学》,是一部最早的关于椭圆、抛物线和双曲线的论著(古希腊 阿波罗尼)。
  约公元前一世纪,中国的《周髀算经》发表。其中阐述了“盖天说”和四分历法,使用分数算法和开方法等。
  公元前一世纪,《大戴礼》记载,中国古代有象征吉祥的河图洛书纵横图,即为“九宫算”这被认为是现代“组合数学”最古老的发现。
  ◇1-400年◇  
  继西汉张苍、耿寿昌删补校订之后,50-100年,东汉时纂编成的《九章算术》,是中国古老的数学专著,收集了246个问题的解法。
  一世纪左右,发表《球学》,其中包括球的几何学,并附有球面三角形的讨论(古希腊,梅内劳)。
  一世纪左右,写了关于几何学、计算的和力学科目的百科全书。在其中的《度量论》中,以几何形式推算出三角形面积的“希隆公式”(古希腊,希隆)。
  100年左右,古希腊的尼寇马克写了《算术引论》一书,此后算术开始成为独立学科。
  150年左右,求出π=3.14166,提出透视投影法与球面上经纬度的讨论,这是古代坐标的示例(古希腊,托勒密)。
  三世纪时,写成代数著作《算术》共十三卷,其中六卷保留至今,解出了许多定和不定方程式(古希腊,丢番都)。
  三世纪至四世纪魏晋时期,《勾股圆方图注》中列出关于直角三角形三边之间关系的命题共21条(中国,赵爽)。
  三世纪至四世纪魏晋时期,发明“割圆术”,得π=3.1416(中国,刘徽)。
  三世纪至四世纪魏晋时期,《海岛算经》中论述了有关测量和计算海岛的距离、高度的方法(中国 刘徽)。 四世纪时,几何学著作《数学集成》问世,是研究古希腊数学的手册(古希腊,帕普斯)。
  ◇401-1000年◇
  五世纪,算出了π的近似值到七位小数,比西方早一千多年(中国 祖冲之)。
  五世纪,著书研究数学和天文学,其中讨论了一次不定方程式的解法、度量术和三角学等(印度,阿耶波多)。
  六世纪中国六朝时,提出祖氏定律:若二立体等高处的截面积相等,则二者体积相等。西方直到十七世纪才发现同一定律,称为卡瓦列利原理(中国,祖暅)。
  六世纪,隋代《皇极历法》内,已用“内插法”来计算日、月的正确位置(中国,刘焯)。
  七世纪,研究了定方程和不定方程、四边形、圆周率、梯形和序列。给出了ax+by=c(a,b,c,是整数)的第一个一般解(印度,婆罗摩笈多)。
  七世纪,唐代的《缉古算经》中,解决了大规模土方工程中提出的三次方程求正根的问题(中国,王孝通)。
  七世纪,唐代有《“十部算经”注释》。“十部算经”指:《周髀》、《九章算术》、《海岛算经》、《张邱建算经》、《五经算术》等(中国,李淳风等)。 727年,唐开元年间的《大衍历》中,建立了不等距的内插公式(中国,僧一行)。
  九世纪,发表《印度计数算法》,使西欧熟悉了十进位制(阿拉伯,阿尔·花刺子模)。
  ◇1001-1500年◇
  1086-1093年,宋朝的《梦溪笔谈》中提出“隙积术”和“会圆术”,开始高阶等差级数的研究(中国,沈括)。
  十一世纪,第一次解出x2n+axn=b型方程的根(阿拉伯,阿尔·卡尔希)。
  十一世纪,完成了一部系统研究三次方程的书《代数学》(阿拉伯,卡牙姆)。
  十一世纪,解决了“海赛姆”问题,即要在圆的平面上两点作两条线相交于圆周上一点,并与在该点的法线成等 角(埃及,阿尔·海赛姆)。
  十一世纪中叶,宋朝的《黄帝九章算术细草》中,创造了开任意高次幂的“增乘开方法”,列出二项式定理系数表,这是现代“组合数学”的早期发现。后人所称的“杨辉三角”即指此法(中国,贾宪)。
  十二世纪,《立剌瓦提》一书是东方算术和计算方面的重要著作(印度,拜斯迦罗)。
  1202年,发表《计算之书》,把印度-阿拉伯记数法介绍到西方(意大利,费婆拿契)。
  1220年,发表《几何学实习》一书,介绍了许多阿拉伯资料中没有的示例(意大利,费婆拿契)。
  1247年,宋朝的《数书九章》共十八卷,推广了“增乘开方法”。书中提出的联立一次同余式的解法,比西方早五百七十余年(中国,秦九韶)。
  1248年,宋朝的《测圆海镜》十二卷,是第一部系统论述“天元术”的著作(中国,李治)。
  1261年,宋朝发表《详解九章算法》,用“垛积术”求出几类高阶等差级数之和(中国, 杨辉)。
  1274年,宋朝发表《乘除通变本末》,叙述“九归”捷法,介绍了筹算乘除的各种运算法(中国,杨辉)。
  1280年,元朝《授时历》用招差法编制日月的方位表(中国,王恂、郭守敬等)。
  十四世纪中叶前,中国开始应用珠算盘。
  1303年,元朝发表《四元玉鉴》三卷,把“天元术”推广为“四元术”(中国,朱世杰)。
  1464年,在《论各种三角形》(1533年出版)中,系统地总结了三角学(德国,约·米勒)。
  1494年,发表《算术集成》,反映了当时所知道的关于算术、代数和三角学的知识(意大利,帕奇欧里)。
  ◇1501-1600年◇
  1545年,卡尔达诺在《大法》中发表了非尔洛求三次方程的一般代数解的公式(意大利 ,卡尔达诺、非尔洛)。
  1550—1572年,出版《代数学》,其中引入了虚数,完全解决了三次方程的代数解问题(意大利,邦别利)。
  1591年左右,在《美妙的代数》中出现了用字母表示数字系数的一般符号,推进了代数问题的一般讨论(德国,韦达)。
  1596—1613年,完成了六个三角函数的间隔10秒的十五位小数表(德国,奥脱、皮提斯库斯)。
  ◇1601-1650年◇
  1614年,制定了对数(英国,耐普尔)。
  1615年,发表《酒桶的立体几何学》,研究了圆锥曲线旋转体的体积(德国,刻卜勒)。
  1635年,发表《不可分连续量的几何学》,书中避免无穷小量,用不可分量制定了一种简单形式的微积分(意大利,卡瓦列利)。
  1637年,出版《几何学》,制定了解析几何。把变量引进数学,成为“数学中的转折点”,“有了变数,运动进入了数学,有了变数,辩证法进入了数学,有了变数,微分和积分也就立刻成为必要的了”(法国,笛卡尔)。
  1638年,开始用微分法求极大、极小问题(法国,费尔玛)。
  1638年,发表《关于两种新科学的数学证明的论说》,研究距离、速度和加速度之间的关系,提出了无穷集合的概念,这本书被认为是伽里略重要的科学成就(意大利,伽里略)。
  1639年,发行《企图研究圆锥和平面的相交所发生的事的草案》,是近世射影几何学的早期工作(法国,德沙格)。
  1641年,发现关于圆锥内接六边形的“巴斯噶定理”(法国,巴斯噶)。
  1649年,制成巴斯噶计算器,它是近代计算机的先驱(法国,巴斯噶)。
  ◇1651-1700年◇
  1654年,研究了概率论的基础(法国,巴斯噶、费尔玛)。
  1655年,出版《无穷算术》一书,第一次把代数学扩展到分析学(英国,瓦里斯)。
  1657年,发表关于概率论的早期论文《论机会游戏的演算》(荷兰,惠更斯)。
  1658年,出版《摆线通论》,对“摆线”进行了充分的研究(法国,巴斯噶)。
  1665—1676年,牛顿(1665—1666年)先于莱布尼茨(1673—1676年)制定了微积分,莱布尼茨(1684—1686年)早于牛顿(1704—1736年)发表微积分(英国,牛顿,德国,莱布尼茨)。
  1669年,发明解非线性方程的牛顿-雷夫逊方法(英国,牛顿、雷夫逊)。
  1670年,提出“费尔玛大定理”,预测:若X,Y,Z,n都是整数,则Xn+Yn=Zn ,当n>2时是不可能的(法国,费尔玛)。
  1673年,发表《摆动的时钟》,其中研究了平面曲线的渐屈线和渐伸线(荷兰,惠更斯)。
  1684年,发表关于微分法的著作《关于极大极小以及切线的新方法》(德国,莱布尼茨)。
  1686年,发表了关于积分法的著作(德国,莱布尼茨)。
  1691年,出版《微分学初步》,促进了微积分在物理学和力学上的应用及研究(瑞士,约·贝努利)。
  1696年,发明求不定式极限的“洛比达法则”(法国,洛比达)。     
  1697年,解决了一些变分问题,发现最速下降线和测地线(瑞士,约·贝努利)。
  ◇1701-1750年◇
  1704年,发表《三次曲线枚举》、《利用无穷级数求曲线的面积和长度》、《流数法》(英国,牛顿)。
  1711年,发表《使用级数、流数等等的分析》(英国,牛顿)。
  1713年,出版概率论的第一本著作《猜度术》(瑞士,雅·贝努利)。
  1715年,发表《增量方法及其他》(英国,布·泰勒)。
  1731年,出版《关于双重曲率的曲线的研究》是研究空间解析几何和微分几何的最初尝试(法国,克雷洛)。
  1733年,发现正态概率曲线(英国,德·穆阿佛尔)。
  1734年,贝克莱发表《分析学者》,副标题是《致不信神的数学家》,攻击牛顿的《流数法》,引起所谓第二次数学危机(英国,贝克莱)。    
  1736年,发表《流数法和无穷级数》(英国,牛顿)。
  1736年,出版《力学、或解析地叙述运动的理论》,是用分析方法发展牛顿的质点动力学的第一本著作(瑞士,欧勒)。
  1742年,引进了函数的幂级数展开法(英国,马克劳林)。
  1744年,导出了变分法的欧勒方程,发现某些极小曲面(瑞士,欧勒)。   
  1747年,由弦振动的研究而开创偏微分方程论(法国,达兰贝尔等)。
  1748年,出版了系统研究分析数学的《无穷分析概要》,是欧勒的主要著作之一(瑞士, 欧勒)。
  ◇1751-1800年◇
  1755—1774年出版《微分学》和《积分学》三卷。书中包括分方程论和一些特殊的函数(瑞士,欧勒)。
  1760—1761年,系统地研究了变分法及其在力学上的应用(法国,拉格朗日)。
  1767年,发现分离代数方程实根的方法和求其近似值的方法(法国,拉格朗日)。
  1770—1771年,把置换群用于代数方程式求解,这是群论的开始(法国,拉格朗日)。
  1772年,给出三体问题最初的特解(法国,拉格朗日)。
  1788年,出版《解析力学》,把新发展的解析法应用于质点、刚体力学(法国,拉格朗日)。
  1794年,流传很广的初等几何学课本《几何学概要》(法国,勒让德尔)。
  1794年,从测量误差,提出最小二乘法,于1809年发表(德国,高斯)。
  1797年,发表《解析函数论》不用极限的概念而用代数方法建立微分学(法国, 拉格朗日)。
  1799年,创立画法几何学,在工程技术中应用颇多(法国,蒙日)。    
  1799年,证明了代数学的一个基本定理:实系数代数方程必有根(德国,高斯)。
  ◇1801-1850年◇
  1801年, 出版《算术研究》,开创近代数论(德国,高斯)。
  1809年,出版了微分几何学的第一本书《分析在几何学上的应用》(法国,蒙日)。
  1812年,《分析概率论》一书出版,是近代概率论的先驱(法国,拉普拉斯)。
  1816年,发现非欧几何,但未发表(德国,高斯)。
  1821年,《分析教程》出版,用极限严格地定义了函数的连续、导数和积分,研究了无穷级数的收敛性等(法国,柯西)。
  1822年,系统研究几何图形在投影变换下的不变性质,建立了射影几何学(法国,彭色列)。
  1822年,研究热传导问题,发明用傅立叶级数求解偏微分方程的边值问题,在理论和应用上都有重大影响(法国,傅立叶)。
  1824年,证明用根式求解五次方程的不可能性(挪威,阿贝尔)。    
  1825年,发明关于复变函数的柯西积分定理,并用来求物理数学上常用的一些定积分值(法国,柯西)。
  1826年,发现连续函数级数之和并非连续函数(挪威,阿贝尔)。
  1826年,改变欧几理得几何学中的平行公理,提出非欧几何学的理论(俄国,罗巴切夫斯基,匈牙利,波约)。
  1827-1829年,确立了椭圆积分与椭圆函数的理论,在物理、力学中都有应用(德国,雅可比,挪威,阿贝尔,法国,勒让德尔)。
  1827年,建立微分几何中关于曲面的系统理论(德国,高斯)。
  1827年,出版《重心演算》,第一次引进齐次坐标(德国,梅比武斯)。
  1830年,给出一个连续而没有导数的所谓“病态”函数的例子(捷克,波尔查诺)。
  1830年,在代数方程可否用根式求解的研究中建立群论(法国,伽罗华)。
  1831年,发现解析函数的幂级数收敛定理(法国,柯西)。
  1831年,建立了复数的代数学,用平面上的点来表示复数,破除了复数的神秘性(德国,高斯)。
  1835年,提出确定代数方程式实根位置的方法(法国,斯特姆)。
  1836年,证明解析系数微分方程式解的存在性(法国,柯西)。
  1836年,证明具有已知周长的一切封闭曲线中包围最大面积的图形必定是圆(瑞士,史坦纳)。
  1837年,第一次给出了三角级数的一个收敛性定理(德国,狄利克莱)。
  1840年,把解析函数用于数论,并且引入了“狄利克莱”级数(德国,狄利克莱)。
  1841年,建立了行列式的系统理论(德国,雅可比)。
  1844年,研究多个变元的代数系统,首次提出多维空间的概念(德国,格拉斯曼)。
  1846年,提出求实对称矩阵特征值问题的雅可比方法(德国,雅可比)。
  1847年,创立了布尔代数,对后来的电子计算机设计有重要应用(英国,布尔)。
  1848年,研究各种数域中的因子分解问题,引进了理想数(德国,库莫尔)。
  1848年,发现函数极限的一个重要概念--一致收敛,但未能严格表述(英国,斯托克斯)。
  1850年,给出了“黎曼积分”的定义,提出函数可积的概念(德国,黎曼)。
  ◇1851-1900年◇
  1851年,提出共形映照的原理,在力学、工程技术中应用颇多,但未给出证明(德国,黎曼)。
  1854年,建立更广泛的一类非欧几何学--黎曼几何学,并提出多维拓扑流形的概念(德国,黎曼)。开始建立函数逼近论,利用初等函数来逼近复杂的函数。
  二十世纪以来,由于电子计算机的应用,使函数逼近论有很大的发展(俄国,契比雪夫)。
  1856年,建立极限理论中的ε-δ方法,确立了一致收敛性的概念(德国,外尔斯特拉斯)。
  1857年,详细地讨论了黎曼面,把多值函数看成黎曼面上的单值函数(德国,黎曼)。
  1868年,在解析几何中引进一些新的概念,提出可以用直线、平面等作为基本的空间元素(德国,普吕克)。
  1870年,发现李群,并用以讨论微分方程的求积问题(挪威,李)。 给出了群论的公理结构,是后来研究抽象群的出发点(德国,克朗尼格)。
  1872年,数学分析的“算术化”,即以有理数的集合来定义实数(德国,戴特金、康托尔、外耳斯特拉斯)。
  发表了“爱尔朗根计划”,把每一种几何学都看成是一种特殊变换群的不变量论(德国,克莱茵)。
  1873年,证明了π是超越数(法国,埃尔米特)。
  1876年,《解析函数论》发行,把复变函数论建立在幂级数的基础上(德国,外尔斯特拉斯)。
  1881-1884年,制定了向量分析(美国,吉布斯)。
  1881-1886年,连续发表《微分方程所确定的积分曲线》的论文,开创微分方程定性理论(法国,彭加勒)。
  1882年,制定运算微积,是求解某些微分方程的一种简便方法,工程上常有应用(英国,亥维赛)。
  1883年,建立集合论,发展了超穷基数的理论(德国,康托尔)。
  1884年,《数论的基础》出版,是数理逻辑中量词理论的发端(德国 弗莱格)。
  1887-1896年,出版了四卷《曲面的一般理论的讲义》,总结了一个世纪来关于曲线和曲面的微分几何学的成就(德德国,达尔布)。
  1892年,建立运动稳定性理论,是微分方程定性理论的重要方面(俄国,李雅普诺夫)。
  1892-1899年,创立自守函数论(法国,彭加勒)。
  1895年,提出同调的概念,开创代数拓扑学(法国,彭加勒)。
  1899年,《几何学基础》出版,提出欧几里得几何学的严格的公理系统,对数学的公理化思潮有很大影响(德国,希尔伯特)。
  瑞利等人最早提出基于统计概念的计算方法--蒙太卡诺方法的思想。
  二十世纪二十年代柯朗(德)、冯.诺伊曼(美)等人发展了这个方法。后在电子计算机上获得应用。
  提出数学上未解决的23个问题,引起了20世纪许多数学家的注意(德国,希尔伯脱)。
  ◇1901-1910年◇
  1901年,严格证明狄利克雷原理,开创变分学的直接方法,在工程技术的计算问题中有很多应用(德国,希尔伯特)。
  首先提出群的表示理论。此后,各种群的表示理论得到大量研究(德国,舒尔、弗洛伯纽斯)。
  基本上完成张量分析,又名绝对微分学。确立了研究黎曼几何和相对论的分析工具(意大利,里齐、勒维.齐维塔)。
  提出勒贝格测度和勒贝格积分。推广了长度、面积积分的概念(法国,勒贝格)。
  1903年,发现集合论中的罗素悖理,出现所谓第三次数学危机(英国,贝.罗素)。
  建立线性积分方程的基本理论,是解决数学物理问题的数学工具,并为建立泛函分析作了准备(瑞典,弗列特荷姆)。
  1906年,总结了古典代数几何学的研究(意大利,赛维利等)。
  把由函数组成的无限集合作为研究对象,引入函数空间的概念,并开始形成希尔伯特空间。这是泛函分析的发源(法国,弗勒锡,匈牙利,里斯)。
  开始系统地研究多个自变量的复变函数理论(德国,哈尔托格斯)。初次提出“马尔可夫链”的数学模型(俄国,马尔可夫)。
  1907年,证明复变函数论的一个基本原理---黎曼共形映照定理(德国,寇贝)。
  反对在数学中使用排中律,提出直观主义数学(美籍荷兰人,路.布劳威尔)。
  1908年,点集拓扑学形成(德国,忻弗里斯)。
  提出集合论的公理化系统(德国,策麦罗)。
  1909年,解决数论中著名的华林问题(德国,希尔伯特)。
  1910年,总结了19世纪末20世纪初的各种代数系统如群、代数、域等的研究,开创了现代抽象代数(德国,施坦尼茨)。
  发现不动点原理,后来又发现了维数定理、单纯形逼近方法,使代数拓扑成为系统理论(美籍荷兰人,路.布劳威尔)。
  1910-1913年,出版《数学原理》三卷,企图把数学归结到形式逻辑中去,是现代逻辑主义的代表著作(英国,贝.素、怀特海)。
  ◇1911-1920年◇
  1913年,完成了半单纯李代数有限维表示理论,奠定了李群表示理论的基础。在量子力学和基本粒子理论中有重要应用(法国,厄.加当,德国,韦耳)。
  研究黎曼面,初步产生了复流形的概念(德国,韦耳)。
  1914年,提出拓扑空间的公理系统,为一般拓扑学建立了基础(德国,豪斯道夫)。
  1915年,把黎曼几何用于广义相对论,成为它的主要数学工具。解出球对称的场方程,从而可以计算水星近日点的移动等问题(瑞士、美籍德国人,爱因斯坦,德国,卡.施瓦茨西德)。
  1918年,应用复变函数论方法来研究数论,建立解析数论(英国,哈台、立笃武特)。
  为改进自动电话交换台的设计,提出排队论的数学理论(丹麦,爱尔兰)。
  希尔伯脱空间理论的形成(匈牙利,里斯)。
  1919年,建立P-adic数论,在代数数论和代数几何中有重要应用(德国,亨赛尔)。
  ◇1921-1930年◇
  1922年 提出数学要彻底形式化的主张,创立数学基础中的形式主义体系和证明论(德国,希尔伯特)。
  1923年 提出一般联络的微分几何学,将克莱因和黎曼的几何学观点统一起来,是纤维丛概念的发端(法国,厄·加当)。
  提出偏微分方程适定性,解决二阶双曲型方程的柯西问题(法国,阿达玛)。
  提出更广泛的一类函数空间——巴拿哈空间的理论(波兰,巴拿哈)。提出无限维空间的一种测度——维纳测度,对概率论和泛函分析有一定作用(美国,诺·维纳)。
  1925年 创立概周期函数(丹麦,哈·波尔)。
  以生物、医学试验为背景,开创了“试验设计”(数理统计的一个分支),也确立了统计推断的基本方法(英国,费希尔)。
  1926年 大体上完成对近世代数有重大影响的理想理论(德国,纳脱)。
  1927年 建立动力系统的系统理论,是微分方程定性理论的一个重要方面(美国,毕尔霍夫)。
  1928年 提出解偏微分方程的差分方法(美籍德国人,理·柯朗)。
  首次提出通信中的信息量概念(美国,哈特莱)。
  提出拟似共形映照理论,在工程技术上有一定应用(德国,格罗许,芬兰,阿尔福斯,苏联,拉甫连捷夫)。
  1930年 建立格论,是代数学的重要分支,对摄影几何、点集论及泛函分析都有应用(美国,毕尔霍夫)。
  提出自伴算子谱分析理论并应用于量子力学(美籍匈牙利人,冯·诺伊曼)。
  ◇1931-1940年◇
  1931年 发现多维流形上的微分型和流形的上同调性质的关系,给拓扑学以分析工具(瑞士,德拉姆)。
  证明了公理化数学体系的不完备性(奥地利,哥德尔)。
  发展马尔可夫过程理论(苏联,柯尔莫哥洛夫,美国,费勒)。
  1932年 解决多元复变函数论的一些基本问题(法国,亨·嘉当)。
  建立各态历经的数学理论(美国,毕尔霍夫,美籍匈牙利人,冯·诺伊曼)。
  建立递归函数理论,是数理逻辑的一个分支,在自动机和算法语言中有重要应用(法国, 赫尔勃兰特,奥地利,哥德尔,美国,克林)。
  1933年 提出拓扑群的不变测度概念(匈牙利,奥·哈尔)。
  提出概率论的公理化体系(苏联,柯尔莫哥洛夫)。
  制订复平面上的傅立叶变式理论(美国,诺·维纳、丕莱)。
  1934年 创建大范围变分学的理论,为微分几何和微分拓扑提供了有效工具(美国,莫尔斯)。
  解决极小曲面的基本问题——普拉多问题,即求通过给定边界而面积为最小的曲面(美国,道格拉斯等)。
  提出平稳过程理论(苏联,辛钦)。
  1935年 在拓扑学中引入同伦群,成为代数拓扑和微分拓扑的重要工具(波兰,霍勒维奇等)。
  开始研究产品使用寿命和可靠性的数学理论(法国,龚贝尔)。
  1936年 寇尼克系统地提出与研究图的理论。
  50年代以后,由于在博弈论、规划论、信息论等方面的应用,贝尔治等对图的理论有很大的发展(德国,寇尼克,美国,贝尔治)。
  现代的代数几何学开始形成(荷兰,范德凡尔登、法国,外耳,美国,查里斯基,意大利,培·塞格勒等)。
  提出理想的通用计算机概念,同时建立了算法理论(英国,图灵,美国,邱吉、克林等)。
  建立算子环论,可以表达量子场论数学理论中的一些概念(美籍匈牙利人,冯·诺伊曼)。
  提出偏微分方程中的泛函分析方法(苏联,索波列夫)。
  1937年 证明微分流形的嵌入定理,是微分拓扑学的创始(美国,怀特尼)。
  提出偏微分方程组的分类法,得出某些基本性质(苏联,彼得洛夫斯基)。
  开始系统研究随机过程的统计理论(瑞士,克拉默)。
  1938年 布尔巴基丛书《数学原本》开始出版,企图从数学公理结构出发,以非常抽象的方式叙述全部现代数学(法国,布尔巴基学派)。
  1940年 证明连续统假说在集合论公理系中的无矛盾性(美国,哥德尔)。
  提出求数值解的松弛方法(英国,绍司威尔)。
  提出交换群调和分析的理论(苏联,盖尔方特)。
  ◇1941-1950年◇
  1941年,定义流形上的调和积分,并用于代数流行,成为研究流形同调性质的分析工具(美国,霍奇)。
  1941年,开始建立马尔可夫过程与随机微分方程的联系(苏联,谢 .伯恩斯坦,日本,伊藤清)。
  1941年,创立赋范环理论,主要用于群上调和分析和算子环论(苏联,盖尔芳特)。
  1942年,开始研究随机过程的预测,滤过理论及其在火炮自动控制上的应用,由此产生了“统计动力学”(美国,诺.维纳,苏联,柯尔莫哥洛夫)。
  1943年,提出求代数方程数字解的林士谔方法(中国,林士谔)。
  1944年,建立了对策论,即博弈论(美籍匈牙利人,冯.诺伊曼等)。
  1945年,推广了古典函数的概念,创立广义函数论,对微分方程理论和泛函分析有重要作用(法国,许瓦茨)。
  1945年,建立代数拓扑和微分几何的联系,推进了整体几何学的发展(美籍中国人, 陈省身)。
  1945年,提出了噪声的统计理论(美国,斯.赖斯)。
  1946年, 美国莫尔电子工程学校和宾夕法尼亚大学试制成功第一架电子计算机ENIAC(设计者为埃克特、莫希莱等人)。
  1946年,建立现代代数几何学基础(法国,外耳)。
  1946年,发展三角和法研究解析数论(中国,华罗庚)。
  1946年,建立罗伦兹群的表示理论(苏联,盖尔芳特、诺伊玛克)。
  1947年,创立统计的序贯分析法(美国,埃.瓦尔特)。
  1948年,造成稳态机,能在各种变化的外界条件下自行组织,已达到稳定状态。鼓吹这是人造大脑的最初雏形、机器能超过人等观点(英国,阿希贝)。
  1948年,出版《控制论》,首次使用控制论一词(美国,诺.维纳)。
  1948年,提出通信的数学理论(美国,申农)。
  1948年,总结了非线性微分方程在流体力学方面的应用,推进了这方面的研究(美籍德国人,弗里得里希斯、理 .柯朗)。
  1948年,提出范畴论,是代数中一种抽象的理论,企图将数学统一于某些原理(波兰,爱伦伯克,美国,桑.麦克伦)。
  1948年,将泛函分析用于计算数学(苏联,康脱洛维奇)。
  1949年,开始确立电子管计算机体系,通称第一代计算机。英国剑桥大学制成第一台通用电子管计算机EDSAC。
  1950年,发表《计算机和智力》一文,提出机器能思维的观点(英国,图灵)。
  1950年,提出统计决策函数的理论(美国,埃.瓦尔特)。
  1950年,提出解椭圆形方程的超松弛方法,是目前电子计算机上常用的方法(英国,大杨)。
  1950年,提出纤维丛的理论(美国,斯丁路特,美籍中国人,陈省身,法国,艾勒斯曼)。
  ◇1951-1960年◇
  1951年,五十年代以来,“组合数学”获得迅速发展,并应用于试验设计、规划理论、网络理论、信息编码等(美国,埃.霍夫曼、马.霍尔等)。
  1952年,证明连续群的解析性定理(即希尔伯特第五问题)(美国,蒙哥马利等)。
  1953年,提出优选法,并先后发展了多种求函数极值的方法(美国,基费等)。
  1954年,发表《工程控制论》,系统总结自动控制理论的新发展(中国,钱学森)。
  1955年,制定同调代数理论(法国,亨.加当、格洛辛狄克,波兰 爱伦伯克)。
  1955年,提出求数值积分的隆姆贝方法,是目前电子计算机上常用的一种方法(美国, 隆姆贝格)。
  1955年,制定线性偏微分算子的一般理论(瑞典,荷尔蒙特等)。
  1955年,提出解椭圆形或双线型偏微分方程的交替方向法(美国,拉斯福特等)。
  1955年,解代数数的有理迫近问题(英国,罗思)。
  1956年,提出统筹方法(又名计划评审法),是一种安排计划和组织生产的数学方法为美国杜邦公司首先采用。
  1956年,提出线性规划的单纯形方法(英国,邓济希等)。
  1956年,提出解双曲型和混合型方程的积分关系法(苏联,道洛尼钦)。
  1957年,发现最优控制的变分原理(苏联,庞特里雅金)。
  1957年,创立动态规划理论,它是研究使整个生产过程达到预期的最佳目的的一种数学方法(美国,贝尔曼)。
  1957年,以美国康纳尔实验室的“感知器”的研究为代表,开始迅速发展图像识别理论(美国,罗森伯拉特等)。
  1958年,创立算法语言ALGOL(58),后经改进又提出(ALGOL)(60),ALGOL(68)等算法语言,用于电子计算机程序自动化(欧洲,GAMM小组,美国,ACM小组)。
  1958年,中国普遍地使用和改进“线性规划”法。
  1958年,中国科学院计算机技术研究所试制成功中国第一架通用电子计算机。
  1959年,美国国际商业机器公司制成第一台晶体管计算机“IBM7090”。第二代计算机——半导体晶体管计算机开始迅速发展。
  1959—1960年,伽罗华域论在编码问题上的应用,发明BCH码(法国,霍昆亥姆,美国,儿.玻色,印度,雷.可都利)。
  1960年,提出数字滤波理论,进一步发展了随机过程在制导系统中的应用(美国,卡尔门)。
  1960年,建立非自共轭算子的系统理论(苏联 克雷因,美国 顿弗特)。



数学概览


   数学是研究现实世界中数量关系和空间形式的科学。简单地说,就是研究数和形的科学。
   由于生活和劳动上的需求,即使是最原始的民族,也知道简单的计数,并由用手指或实物计数发展到用数字计数。在中国,最迟在商代,即已出现用十进制数字表示大数的方法;至秦汉之际,即已出现完满的十进位制。在不晚于公元一世纪的《九章算术》中,已载了只有位值制才有可能进行的开平方、开立方的计算法则,并载有分数的各种运算以及解线性联立方程组的方法,还引入了负数概念。
   刘徽在他注解的《九章算术》中,还提出过用十进制小数表示无理数平方根的奇零部分,但直至唐宋时期(欧洲则在16世纪斯蒂文以后)十进制小数才获通用。在这本著作中,刘徽又用圆内接正多边形的周长逼近圆周长,成为后世求圆周率的一般方法。
   虽然中国从来没有过无理数或实数的一般概念,但在实质上,那时中国已完成了实数系统的一切运算法则与方法,这不仅在应用上不可缺,也为数学初期教育所不可少。至于继承了巴比伦、埃及、希腊文化的欧洲地区,则偏重于数的性质及这些性质间的逻辑关系的研究。
   早在欧几里得的《几何原本》中,即有素数的概念和素数个数无穷及整数惟一分解等论断。古希腊发现了有非分数的数,即现称的无理数。16世纪以来,由于解高次方程又出现了复数。在近代,数的概念更进一步抽象化,并依据数的不同运算规律,对一般的数系统进行了独立的理论探讨,形成数学中的若干不同分支。
   开平方和开立方是解最简单的高次方程所必须用到的运算。在《九章算术》中,已出现解某种特殊形式的二次方程。发展至宋元时代,引进了“天元”(即未知数)的明确观念,出现了求高次方程数值解与求多至四个未知数的高次代数联立方程组的解的方法,通称为天元术与四元术。与之相伴出现的多项式的表达、运算法则以及消去方法,已接近于近世的代数学。
   在中国以外,九世纪阿拉伯的花拉米子的著作阐述了二次方程的解法,通常被视为代数学的鼻祖,其解法实质上与中国古代依赖于切割术的几何方法具有同一风格。中国古代数学致力于方程的具体求解,而源于古希腊、埃及传统的欧洲数学则不同,一般致力于探究方程解的性质。
   16世纪时,韦达以文字代替方程系数,引入了代数的符号演算。对代数方程解的性质进行探讨,是从线性方程组引出的行列式、矩阵、线性空间、线性变换等概念与理论的出现;从代数方程导致复数、对称函数等概念的引入以至伽罗华理论与群论的创立。而近代极为活跃的代数几何,则无非是高次联立代数方程组解所构成的集合的理论研究。
   形的研究属于几何学的范畴。古代民族都具有形的简单概念,并往往以图画来表示,而图形之所以成为数学对象是由于工具的制作与测量的要求所促成的。规矩以作圆方,中国古代夏禹泊水时即已有规、矩、准、绳等测量工具。
   《墨经》中对一系列的几何概念,有抽象概括,作出了科学的定义。《周髀算经》与刘徽的《海岛算经》给出了用矩观测天地的一般方法与具体公式。在《九章算术》及刘徽注解的《九章算术》中,除勾股定理外,还提出了若干一般原理以解决多种问题。例如求任意多边形面积的出入相补原理;求多面体的体积的阳马鳖需的二比一原理(刘徽原理);5世纪祖(日恒)提出的用以求曲形体积特别是球的体积的“幂势既同则积不容异”的原理;还有以内接正多边形逼近圆周长的极限方法(割圆术)。但自五代(约10世纪)以后,中国在几何学方面的建树不多。
   中国几何学以测量和计算面积、体积的量度为中心任务,而古希腊的传统则是重视形的性质与各种性质间的相互关系。欧几里得的《几何原本》,建立了用定义、公理、定理、证明构成的演绎体系,成为近代数学公理化的楷模,影响遍及于整个数学的发展。特别是平行公理的研究,导致了19世纪非欧几何的产生。
   欧洲自文艺复兴时期起通过对绘画的透视关系的研究,出现了射影几何。18世纪,蒙日应用分析方法对形进行研究,开微分几何学的先河。高斯的曲面论与黎曼的流形理论开创了脱离周围空间以形作为独立对象的研究方法;19世纪克莱因以群的观点对几何学进行统一处理。此外,如康托尔的点集理论,扩大了形的范围;庞加莱创立了拓扑学,使形的连续性成为几何研究的对象。这些都使几何学面目一新。
   在现实世界中,数与形,如影之随形,难以分割。中国的古代数学反映了这一客观实际,数与形从来就是相辅相成,并行发展的。例如勾股测量提出了开平方的要求,而开平方、开立方的方法又奠基于几何图形的考虑。二次、三次方程的产生,也大都来自几何与实际问题。至宋元时代,由于天元概念与相当于多项式概念的引入,出现了几何代数化。
   在天文与地理中的星表与地图的绘制,已用数来表示地点,不过并未发展到坐标几何的地步。在欧洲,十四世纪奥尔斯姆的著作中已有关于经纬度与函数图形表示的萌芽。十七世纪笛卡尔提出了系统的把几何事物用代数表示的方法及其应用。在其启迪之下,经莱布尼茨、牛顿等的工作,发展成了现代形式的坐标制解析几何学,使数与形的统一更臻完美,不仅改变了几何证题过去遵循欧几里得几何的老方法,还引起了导数的产生,成为微积分学产生的根源。这是数学史上的一件大事。
   在十七世纪中,由于科学与技术上的要求促使数学家们研究运动与变化,包括量的变化与形的变换(如投影),还产生了函数概念和无穷小分析即现在的微积分,使数学从此进入了一个研究变量的新时代。
   十八世纪以来,以解析几何与微积分这两个有力工具的创立为契机,数学以空前的规模迅猛发展,出现了无数分支。由于自然界的客观规律大多是以微分方程的形式表现的,所以微分方程的研究一开始就受到很大的重视。
   微分几何基本上与微积分同时诞生,高斯与黎曼的工作又产生了现代的微分几何。19、20世纪之交,庞加莱创立了拓扑学,开辟了对连续现象进行定性与整体研究的途径。对客观世界中随机现象的分析,产生了概率论。第二次世界大战军事上的需要,以及大工业与管理的复杂化产生了运筹学、系统论、控制论、数理统计学等学科。实际问题要求具体的数值解答,产生了计算数学。选择最优途径的要求又产生了各种优化的理论、方法。
   力学、物理学同数学的发展始终是互相影响互相促进的,特别是相对论与量子力学推动了微分几何与泛函分析的成长。此外在19世纪还只用到一次方程的化学和几乎与数学无缘的生物学,都已要用到最前沿的一些数学知识。
   十九世纪后期,出现了集合论,还进入了一个批判性的时代,由此推动了数理逻辑的形成与发展,也产生了把数学看作是一个整体的各种思潮和数学基础学派。特别是1900年,德国数学家希尔伯特在第二届国际数学家大会上的关于当代数学重要问题的演讲,以及三十年代开拓的,以结构概念统观数学的法国布尔巴基学派的兴起,对二十世纪数学的发展产生了巨大、深远的影响,科学的数学化一语也开始为人们所乐道。
   数学的外围向自然科学、工程技术甚至社会科学中不断渗透扩大,并从中吸取营养,出现了一些边缘数学。数学本身的内部需要也孽生了不少新的理论与分支。同时其核心部分也在不断巩固提高并有时作适当调整以适应外部需要。总之,数学这棵大树茁壮成长,既枝叶繁茂又根深蒂固。
   在数学的蓬勃发展过程中,数与形的概念不断扩大且日趋抽象化,以至于不再有任何原始计数与简单图形的踪影。虽然如此,在新的数学分支中仍有着一些对象和运算关系借助于几何术语来表示。如把函数看成是某种空间的一个点之类。这种做法之所以行之有效,归根结底还是因为数学家们已经熟悉了那种简易的数学运算与图形关系,而后者又有着长期深厚的现实基础。而且,即使是最原始的数字如1、2、3、4,以及几何形象如点与直线,也已经是经过人们高度抽象化了的概念。因此如果把数与形作为广义的抽象概念来理解,则前面提到的把数学作为研究数与形的科学这一定义,对于现阶段的近代数学,也是适用的。
   由于数学研究对象的数量关系与空间形式都来自现实世界,因而数学尽管在形式上具有高度的抽象性,而实质上总是扎根于现实世界的。生活实践与技术需要始终是数学的真正源泉,反过来,数学对改造世界的实践又起着重要的、关键性的作用。理论上的丰富提高与应用的广泛深入在数学史上始终是相伴相生,相互促进的。
   但由于各民族各地区的客观条件不同,数学的具体发展过程是有差异的。大体说来,古代中华民族以竹为筹,以筹运算,自然地导致十进位值制的产生。计算方法的优越有助于对实际问题的具体解决。由此发展起来的数学形成了一个以构造性、计算性、程序化与机械化为其特色,以从问题出发进而解决问题为主要目标的独特体系。而在古希腊则着重思维,追求对宇宙的了解。由此发展成以抽象了的数学概念与性质及其相互间的逻辑依存关系为研究对象的公理化演绎体系。
   中国的数学体系在宋元时期达到高峰以后,开始陷于停顿且几至消失。而在欧洲,经过文艺复兴运动、宗教革命、资产阶级革命等一系列的变革,导致了工业革命与技术革命。机器的使用,不论中外都由来已久。但在中国,则由于明初被帝王斥为奇技淫巧而受阻抑。
   在欧洲,则由于工商业的发展与航海的刺激而得到发展,机器使人们从繁重的体力劳动中解放出来,并引导到理论力学和一般的运动和变化的科学研究。当时的数学家都积极参与了这些变革以及相应数学问题的解决,产生了积极的效果。解析几何与微积分的诞生,成为数学发展的一个转折点。17世纪以来数学的飞跃,大体上可以看成是这些成果的延续与发展。
   20世纪出现了各种崭新的技术,产生了新的技术革命,特别是电子计算机的出现,使数学又面临了一个新的时代。这一时代的特点之一就是部分脑力劳动的逐步机械化。与17世纪以来以围绕连续、极限等概念为主导思想与方法的数学不同,由于计算机研制与应用的需要,离散数学与组合数学开始受到重视。
   计算机对数学的作用已不仅仅只限于数值计算,也开始更多的涉及符号运算(包括机器证明等数学研究)。为了与计算机更好地配合,数学对于构造性、计算性、程序化与机械化的要求也显得颇为突出。
  例如,代数几何是一门高度抽象化的数学,而最近出现的计算性代数几何与构造性代数几何的提法,即其端倪之一。总之,数学正随着新的技术革命而不断发展。



中国数学史


   数学是中国古代科学中一门重要的学科,根据中国古代数学发展的特点,可以分为五个时期:萌芽;体系的形成;发展;繁荣和中西方数学的融合。
  中国古代数学的萌芽
   原始公社末期,私有制和货物交换产生以后,数与形的概念有了进一步的发展,仰韶文化时期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符号。到原始公社末期,已开始用文字符号取代结绳记事了。
   西安半坡出土的陶器有用1~8个圆点组成的等边三角形和分正方形为100个小正方形的图案,半坡遗址的房屋基址都是圆形和方形。为了画圆作方,确定平直,人们还创造了规、矩、准、绳等作图与测量工具。据《史记·夏本纪》记载,夏禹治水时已使用了这些工具。
   商代中期,在甲骨文中已产生一套十进制数字和记数法,其中最大的数字为三万;与此同时,殷人用十个天干和十二个地支组成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60个名称来记60天的日期;在周代,又把以前用阴、阳符号构成的八卦表示八种事物发展为六十四卦,表示64种事物。
   公元前一世纪的《周髀算经》提到西周初期用矩测量高、深、广、远的方法,并举出勾股形的勾三、股四、弦五以及环矩可以为圆等例子。《礼记·内则》篇提到西周贵族子弟从九岁开始便要学习数目和记数方法,他们要受礼、乐、射、驭、书、数的训练,作为“六艺”之一的数已经开始成为专门的课程。
   春秋战国之际,筹算已得到普遍的应用,筹算记数法已使用十进位值制,这种记数法对世界数学的发展是有划时代意义的。这个时期的测量数学在生产上有了广泛应用,在数学上亦有相应的提高。
   战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,尤其是对于正名和一些命题的争论直接与数学有关。名家认为经过抽象以后的名词概念与它们原来的实体不同,他们提出“矩不方,规不可以为圆”,把“大一”(无穷大)定义为“至大无外”,“小一”(无穷小)定义为“至小无内”。还提出了“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等命题。
   而墨家则认为名来源于物,名可以从不同方面和不同深度反映物。墨家给出一些数学定义。例如圆、方、平、直、次(相切)、端(点)等等。
   墨家不同意“一尺之棰”的命题,提出一个“非半”的命题来进行反驳:将一线段按一半一半地无限分割下去,就必将出现一个不能再分割的“非半”,这个“非半”就是点。
   名家的命题论述了有限长度可分割成一个无穷序列,墨家的命题则指出了这种无限分割的变化和结果。名家和墨家的数学定义和数学命题的讨论,对中国古代数学理论的发展是很有意义的。
  中国古代数学体系的形成
   秦汉是封建社会的上升时期,经济和文化均得到迅速发展。中国古代数学体系正是形成于这个时期,它的主要标志是算术已成为一个专门的学科,以及以《九章算术》为代表的数学著作的出现。
   《九章算术》是战国、秦、汉封建社会创立并巩固时期数学发展的总结,就其数学成就来说,堪称是世界数学名著。例如分数四则运算、今有术(西方称三率法)、开平方与开立方(包括二次方程数值解法)、盈不足术(西方称双设法)、各种面积和体积公式、线性方程组解法、正负数运算的加减法则、勾股形解法(特别是勾股定理和求勾股数的方法)等,水平都是很高的。其中方程组解法和正负数加减法则在世界数学发展上是遥遥领先的。就其特点来说,它形成了一个以筹算为中心、与古希腊数学完全不同的独立体系。
   《九章算术》有几个显著的特点:采用按类分章的数学问题集的形式;算式都是从筹算记数法发展起来的;以算术、代数为主,很少涉及图形性质;重视应用,缺乏理论阐述等。
   这些特点是同当时社会条件与学术思想密切相关的。秦汉时期,一切科学技术都要为当时确立和巩固封建制度,以及发展社会生产服务,强调数学的应用性。最后成书于东汉初年的《九章算术》,排除了战国时期在百家争鸣中出现的名家和墨家重视名词定义与逻辑的讨论,偏重于与当时生产、生活密切相结合的数学问题及其解法,这与当时社会的发展情况是完全一致的。
   《九章算术》在隋唐时期曾传到朝鲜、日本,并成为这些国家当时的数学教科书。它的一些成就如十进位值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过印度、阿拉伯传到欧洲,促进了世界数学的发展。
  中国古代数学的发展
   魏、晋时期出现的玄学,不为汉儒经学束缚,思想比较活跃;它诘辩求胜,又能运用逻辑思维,分析义理,这些都有利于数学从理论上加以提高。吴国赵爽注《周髀算经》,汉末魏初徐岳撰《九章算术》注,魏末晋初刘徽撰《九章算术》注、《九章重差图》都是出现在这个时期。赵爽与刘徽的工作为中国古代数学体系奠定了理论基础。
   赵爽是中国古代对数学定理和公式进行证明与推导的最早的数学家之一。他在《周髀算经》书中补充的“勾股圆方图及注”和“日高图及注”是十分重要的数学文献。在“勾股圆方图及注”中他提出用弦图证明勾股定理和解勾股形的五个公式;在“日高图及注”中,他用图形面积证明汉代普遍应用的重差公式,赵爽的工作是带有开创性的,在中国古代数学发展中占有重要地位。
   刘徽约与赵爽同时,他继承和发展了战国时期名家和墨家的思想,主张对一些数学名词特别是重要的数学概念给以严格的定义,认为对数学知识必须进行“析理”,才能使数学著作简明严密,利于读者。他的《九章算术》注不仅是对《九章算术》的方法、公式和定理进行一般的解释和推导,而且在论述的过程中有很大的发展。刘徽创造割圆术,利用极限的思想证明圆的面积公式,并首次用理论的方法算得圆周率为 157/50和 3927/1250。
   刘徽用无穷分割的方法证明了直角方锥与直角四面体的体积比恒为2:1,解决了一般立体体积的关键问题。在证明方锥、圆柱、圆锥、圆台的体积时,刘徽为彻底解决球的体积提出了正确途径。
   东晋以后,中国长期处于战争和南北分裂的状态。祖冲之父子的工作就是经济文化南移以后,南方数学发展的具有代表性的工作,他们在刘徽注《九章算术》的基础上,把传统数学大大向前推进了一步。他们的数学工作主要有:计算出圆周率在3.1415926~3.1415927之间;提出祖(日恒)原理;提出二次与三次方程的解法等。
   据推测,祖冲之在刘徽割圆术的基础上,算出圆内接正6144边形和正12288边形的面积,从而得到了这个结果。他又用新的方法得到圆周率两个分数值,即约率22/7和密率355/113。祖冲之这一工作,使中国在圆周率计算方面,比西方领先约一千年之久;
   祖冲之之子祖(日恒)总结了刘徽的有关工作,提出“幂势既同则积不容异”,即等高的两立体,若其任意高处的水平截面积相等,则这两立体体积相等,这就是著名的祖(日恒)公理。祖(日恒)应用这个公理,解决了刘徽尚未解决的球体积公式。
   隋炀帝好大喜功,大兴土木,客观上促进了数学的发展。唐初王孝通的《缉古算经》,主要讨论土木工程中计算土方、工程分工、验收以及仓库和地窖的计算问题,反映了这个时期数学的情况。王孝通在不用数学符号的情况下,立出数字三次方程,不仅解决了当时社会的需要,也为后来天元术的建立打下基础。此外,对传统的勾股形解法,王孝通也是用数字三次方程解决的。
   唐初封建统治者继承隋制,656年在国子监设立算学馆,设有算学博士和助教,学生30人。由太史令李淳风等编纂注释《算经十书》,作为算学馆学生用的课本,明算科考试亦以这些算书为准。李淳风等编纂的《算经十书》,对保存数学经典著作、为数学研究提供文献资料方面是很有意义的。他们给《周髀算经》、《九章算术》以及《海岛算经》所作的注解,对读者是有帮助的。隋唐时期,由于历法的需要,天算学家创立了二次函数的内插法,丰富了中国古代数学的内容。
   算筹是中国古代的主要计算工具,它具有简单、形象、具体等优点,但也存在布筹占用面积大,运筹速度加快时容易摆弄不正而造成错误等缺点,因此很早就开始进行改革。其中太乙算、两仪算、三才算和珠算都是用珠的槽算盘,在技术上是重要的改革。尤其是“珠算”,它继承了筹算五升十进与位值制的优点,又克服了筹算纵横记数与置筹不便的缺点,优越性十分明显。但由于当时乘除算法仍然不能在一个横列中进行。算珠还没有穿档,携带不方便,因此仍没有普遍应用。
   唐中期以后,商业繁荣,数字计算增多,迫切要求改革计算方法,从《新唐书》等文献留下来的算书书目,可以看出这次算法改革主要是简化乘、除算法,唐代的算法改革使乘除法可以在一个横列中进行运算,它既适用于筹算,也适用于珠算。
  中国古代数学的繁荣
   960年,北宋王朝的建立结束了五代十国割据的局面。北宋的农业、手工业、商业空前繁荣,科学技术突飞猛进,火药、指南针、印刷术三大发明就是在这种经济高涨的情况下得到广泛应用。1084年秘书省第一次印刷出版了《算经十书》,1213年鲍擀之又进行翻刻。这些都为数学发展创造了良好的条件。
   从11~14世纪约300年期间,出现了一批著名的数学家和数学著作,如贾宪的《黄帝九章算法细草》,刘益的《议古根源》,秦九韶的《数书九章》,李冶的《测圆海镜》和《益古演段》,杨辉的《详解九章算法》《日用算法》和《杨辉算法》,朱世杰的《算学启蒙》《四元玉鉴》等,很多领域都达到古代数学的高峰,其中一些成就也是当时世界数学的高峰。
   从开平方、开立方到四次以上的开方,在认识上是一个飞跃,实现这个飞跃的就是贾宪。杨辉在《九章算法纂类》中载有贾宪“增乘开平方法”、“增乘开立方法”;在《详解九章算法》中载有贾宪的“开方作法本源”图、“增乘方法求廉草”和用增乘开方法开四次方的例子。根据这些记录可以确定贾宪已发现二项系数表,创造了增乘开方法。这两项成就对整个宋元数学发生重大的影响,其中贾宪三角比西方的帕斯卡三角形早提出600多年。
   把增乘开方法推广到数字高次方程(包括系数为负的情形)解法的是刘益。《杨辉算法》中“田亩比类乘除捷法”卷,介绍了原书中22个二次方程和 1个四次方程,后者是用增乘开方法解三次以上的高次方程的最早例子。
   秦九韶是高次方程解法的集大成者,他在《数书九章》中收集了21个用增乘开方法解高次方程(最高次数为10)的问题。为了适应增乘开方法的计算程序,奏九韶把常数项规定为负数,把高次方程解法分成各种类型。当方程的根为非整数时,秦九韶采取继续求根的小数,或用减根变换方程各次幂的系数之和为分母,常数为分子来表示根的非整数部分,这是《九章算术》和刘徽注处理无理数方法的发展。在求根的第二位数时,秦九韶还提出以一次项系数除常数项为根的第二位数的试除法,这比西方最早的霍纳方法早500多年。
   元代天文学家王恂、郭守敬等在《授时历》中解决了三次函数的内插值问题。秦九韶在“缀术推星”题、朱世杰在《四元玉鉴》“如象招数”题都提到内插法(他们称为招差术),朱世杰得到一个四次函数的内插公式。
   用天元(相当于x)作为未知数符号,立出高次方程,古代称为天元术,这是中国数学史上首次引入符号,并用符号运算来解决建立高次方程的问题。现存最早的天元术著作是李冶的《测圆海镜》。
   从天元术推广到二元、三元和四元的高次联立方程组,是宋元数学家的又一项杰出的创造。留传至今,并对这一杰出创造进行系统论述的是朱世杰的《四元玉鉴》。
   朱世杰的四元高次联立方程组表示法是在天元术的基础上发展起来的,他把常数放在中央,四元的各次幂放在上、下、左、右四个方向上,其他各项放在四个象限中。朱世杰的最大贡献是提出四元消元法,其方法是先择一元为未知数,其他元组成的多项式作为这未知数的系数,列成若干个一元高次方程式,然后应用互乘相消法逐步消去这一未知数。重复这一步骤便可消去其他未知数,最后用增乘开方法求解。这是线性方法组解法的重大发展,比西方同类方法早400多年。
   勾股形解法在宋元时期有新的发展,朱世杰在《算学启蒙》卷下提出已知勾弦和、股弦和求解勾股形的方法,补充了《九章算术》的不足。李冶在《测圆海镜》对勾股容圆问题进行了详细的研究,得到九个容圆公式,大大丰富了中国古代几何学的内容。
   已知黄道与赤道的夹角和太阳从冬至点向春分点运行的黄经余弧,求赤经余弧和赤纬度数,是一个解球面直角三角形的问题,传统历法都是用内插法进行计算。元代王恂、郭守敬等则用传统的勾股形解法、沈括用会圆术和天元术解决了这个问题。不过他们得到的是一个近似公式,结果不够精确。但他们的整个推算步骤是正确无误的,从数学意义上讲,这个方法开辟了通往球面三角法的途径。
   中国古代计算技术改革的高潮也是出现在宋元时期。宋元明的历史文献中载有大量这个时期的实用算术书目,其数量远比唐代为多,改革的主要内容仍是乘除法。与算法改革的同时,穿珠算盘在北宋可能已出现。但如果把现代珠算看成是既有穿珠算盘,又有一套完善的算法和口诀,那么应该说它最后完成于元代。
   宋元数学的繁荣,是社会经济发展和科学技术发展的必然结果,是传统数学发展的必然结果。此外,数学家们的科学思想与数学思想也是十分重要的。宋元数学家都在不同程度上反对理学家的象数神秘主义。秦九韶虽曾主张数学与道学同出一源,但他后来认识到,“通神明”的数学是不存在的,只有“经世务类万物”的数学;莫若在《四元玉鉴》序文中提出的“用假象真,以虚问实”则代表了高度抽象思维的思想方法;杨辉对纵横图结构进行研究,揭示出洛书的本质,有力地批判了象数神秘主义。所有这些,无疑是促进数学发展的重要因素。
  中西方数学的融合
   中国从明代开始进入了封建社会的晚期,封建统治者实行极权统治,宣传唯心主义哲学,施行八股考试制度。在这种情况下,除珠算外,数学发展逐渐衰落。
   16世纪末以后,西方初等数学陆续传入中国,使中国数学研究出现一个中西融合贯通的局面;鸦片战争以后,近代数学开始传入中国,中国数学便转入一个以学习西方数学为主的时期;到19世纪末20世纪初,近代数学研究才真正开始。
   从明初到明中叶,商品经济有所发展,和这种商业发展相适应的是珠算的普及。明初《魁本对相四言杂字》和《鲁班木经》的出现,说明珠算已十分流行。前者是儿童看图识字的课本,后者把算盘作为家庭必需用品列入一般的木器家具手册中。
   随着珠算的普及,珠算算法和口诀也逐渐趋于完善。例如王文素和程大位增加并改善撞归、起一口诀;徐心鲁和程大位增添加、减口诀并在除法中广泛应用归除,从而实现了珠算四则运算的全部口诀化;朱载墒和程大位把筹算开平方和开立方的方法应用到珠算,程大位用珠算解数字二次、三次方程等等。程大位的著作在国内外流传很广,影响很大。
   1582年,意大利传教士利玛窦到中国,1607年以后,他先后与徐光启翻译了《几何原本》前六卷、《测量法义》一卷,与李之藻编译《圜容较义》和《同文算指》。1629年,徐光启被礼部任命督修历法,在他主持下,编译《崇祯历书》137卷。《崇祯历书》主要是介绍欧洲天文学家第谷的地心学说。作为这一学说的数学基础,希腊的几何学,欧洲玉山若干的三角学,以及纳皮尔算筹、伽利略比例规等计算工具也同时介绍进来。
   在传入的数学中,影响最大的是《几何原本》。《几何原本》是中国第一部数学翻译著作,绝大部分数学名词都是首创,其中许多至今仍在沿用。徐光启认为对它“不必疑”、“不必改”,“举世无一人不当学”。《几何原本》是明清两代数学家必读的数学书,对他们的研究工作颇有影响。
   其次应用最广的是三角学,介绍西方三角学的著作有《大测》《割圆八线表》和《测量全义》。《大测》主要说明三角八线(正弦、余弦、正切、余切、正割、余割、正矢、余矢)的性质,造表方法和用表方法。《测量全义》除增加一些《大测》所缺的平面三角外,比较重要的是积化和差公式和球面三角。所有这些,在当时历法工作中都是随译随用的。
   1646年,波兰传教士穆尼阁来华,跟随他学习西方科学的有薛凤柞、方中通等。穆尼阁去世后,薛凤柞据其所学,编成《历学会通》,想把中法西法融会贯通起来。《历学会通》中的数学内容主要有比例对数表》《比例四线新表》和《三角算法》。前两书是介绍英国数学家纳皮尔和布里格斯发明增修的对数。后一书除《崇祯历书》介绍的球面三角外,尚有半角公式、半弧公式、德氏比例式、纳氏比例式等。方中通所著《数度衍》对对数理论进行解释。对数的传入是十分重要,它在历法计算中立即就得到应用。
   清初学者研究中西数学有心得而著书传世的很多,影响较大的有王锡阐《图解》、梅文鼎《梅氏丛书辑要》(其中数学著作13种共40卷)、年希尧《视学》等。梅文鼎是集中西数学之大成者。他对传统数学中的线性方程组解法、勾股形解法和高次幂求正根方法等方面进行整理和研究,使濒于枯萎的明代数学出现了生机。年希尧的《视学》是中国第一部介绍西方透视学的著作。
   清康熙皇帝十分重视西方科学,他除了亲自学习天文数学外,还培养了一些人才和翻译了一些著作。1712年康熙皇帝命梅彀成任蒙养斋汇编官,会同陈厚耀、何国宗、明安图、杨道声等编纂天文算法书。1721年完成《律历渊源》100卷,以康熙“御定”的名义于1723年出版。其中《数理精蕴》主要由梅彀成负责,分上下两编,上编包括《几何原本》、《算法原本》,均译自法文著作;下编包括算术、代数、平面几何平面三角、立体几何等初等数学,附有素数表、对数表和三角函数表。由于它是一部比较全面的初等数学百科全书,并有康熙“御定”的名义,因此对当时数学研究有一定影响。
   综上述可以看到,清代数学家对西方数学做了大量的会通工作,并取得许多独创性的成果。这些成果,如和传统数学比较,是有进步的,但和同时代的西方比较则明显落后了。
   雍正即位以后,对外闭关自守,导致西方科学停止输入中国,对内实行高压政策,致使一般学者既不能接触西方数学,又不敢过问经世致用之学,因而埋头于究治古籍。乾嘉年间逐渐形成一个以考据学为主的乾嘉学派。
   随着《算经十书》与宋元数学著作的收集与注释,出现了一个研究传统数学的高潮。其中能突破旧有框框并有发明创造的有焦循、汪莱、李锐、李善兰等。他们的工作,和宋元时代的代数学比较是青出于蓝而胜于蓝的;和西方代数学比较,在时间上晚了一些,但这些成果是在没有受到西方近代数学的影响下独立得到的。
   与传统数学研究出现高潮的同时,阮元与李锐等编写了一部天文数学家传记—《畴人传》,收集了从黄帝时期到嘉庆四年已故的天文学家和数学家270余人(其中有数学著作传世的不足50人),和明末以来介绍西方天文数学的传教士41人。这部著作全由“掇拾史书,荃萃群籍,甄而录之”而成,收集的完全是第一手的原始资料,在学术界颇有影响。
   1840年鸦片战争以后,西方近代数学开始传入中国。首先是英人在上海设立墨海书馆,介绍西方数学。第二次鸦片战争后,曾国藩、李鸿章等官僚集团开展“洋务运动”,也主张介绍和学习西方数学,组织翻译了一批近代数学著作。
   其中较重要的有李善兰与伟烈亚力翻译的《代数学》《代微积拾级》;华蘅芳与英人傅兰雅合译的《代数术》《微积溯源》《决疑数学》;邹立文与狄考文编译的《形学备旨》《代数备旨》《笔算数学》;谢洪赉与潘慎文合译的《代形合参》《八线备旨》等等。
   《代微积拾级》是中国第一部微积分学译本;《代数学》是英国数学家德·摩根所著的符号代数学译本;《决疑数学》是第一部概率论译本。在这些译著中,创造了许多数学名词和术语,至今还在应用,但所用数学符号一般已被淘汰了。戊戌变法以后,各地兴办新法学校,上述一些著作便成为主要教科书。
   在翻译西方数学著作的同时,中国学者也进行一些研究,写出一些著作,较重要的有李善兰的《《尖锥变法解》《考数根法》;夏弯翔的《洞方术图解》《致曲术》《致曲图解》等等,都是会通中西学术思想的研究成果。
  由于输入的近代数学需要一个消化吸收的过程,加上清末统治者十分腐败,在太平天国运动的冲击下,在帝国主义列强的掠夺下,焦头烂额,无暇顾及数学研究。直到1919年五四运动以后,中国近代数学的研究才真正开始。

posted on 2008-06-26 13:59 深藏记忆 阅读(281) 评论(0)  编辑  收藏

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该文被作者在 2008-06-26 14:01 编辑过
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