劉徽,中國魏晉時期數學家,生平不詳。魏景元四年(263年)著有《九章算術注》10卷。[1]

Quick Facts 劉徽, 國家 ...
劉徽
數學家
劉徽
國家三國魏
時代三國
出生不詳
逝世不詳
九章算術注》、《海島算經》等
Close

家世

郭書春主張,劉徽有可能是梁敬王劉定國之孫菑鄉侯劉逢喜的後裔。[2]吳文俊中國數學史大系》亦同意此說法。[3]:55-56

籍貫

關於劉徽的資料甚少,正史和其他史籍中都沒有此人的傳記資料。其生平資料主要可見於其本人的著作和零散的史料,依靠學者推測。[4]:14籍貫方面,《宋史·禮志》中記述:「於是中書舍人張邦昌定算學:封.......魏劉徽淄鄉男」。學者據此記載有不同的看法。[4]:11

山東鄒平縣說。《中國大百科全書》(第二版)[1]、郭書春[5]、沈康主此說。郭書春《劉徽籍貫考》中,據《漢書》、《元豐九域志》、《金史》、《山東通志》等史籍,主張淄鄉在今天山東鄒平縣境。沈康以山東鄒平縣的地里位置,和劉徽《海島算經》題文的地里描述,同樣主此說。[4]:10-14

山東淄博淄川說。吳文俊中國數學史大系》 (此節由白尚恕執筆)則持此說,《中國數學史大系》認為今山東淄博市淄川區有淄城鎮,有可能就是宋金時的淄鄉鎮。[3]:55-56

此外,學者有其他的看法。嚴敦傑《劉徽簡傳》中認為:「祀典各封爵並不十九均據各人里貫為之,其中見於史傳的而有里貫的一般相符,如沒有里貫的一是推測,二是按郡望。劉徽的籍貫既沒有直接材料,則封為淄鄉男不出這兩種可能性,所以還是定不可考為好。」,主張淄鄉不一定是他的籍貫。李迪認為「這話(《宋史》中的記載)不完全可靠,但也不應完全否定」,認為可初步斷定劉徽是山東人。[4]:10-14

生平

關於劉徽的生平,史書中沒有記載。從《九章算術注》中提及的書名來看,他精通四書五經和諸子。[3]:51在其《九章算術注·序》提及「立表於洛陽之城,令高八尺,南北各盡平地,同日度正中之景」,可見他曾親身到洛陽,並可能洛陽參加過歷法討論和進行過天文測量。[3]:57-58

此外,《隋書·經籍志》中記述:「《魯史欹器圖》,儀同劉徽注。」。《中國數學史大系》據此認為他有可能做過儀同官,並在任上完成《魯史欹器圖》一卷。[3]:57-58清代姚振宗《隋書經籍志考證》中指,凡是隋代人所著的書,《經籍志》都只書官名再加上書名,不加上朝代;而不是隋人的才註明朝代,因此此劉徽應是劉暉之誤。[4]:10嚴敦傑認為,此處的「劉徽」應該是「劉暉」,是隋人而非魏人。[6]

數學成就

Thumb
劉徽割圓術原理的示意圖
Thumb
劉徽的青朱出入圖

劉徽為《九章算術》作注,[7]其中他提出用割圓術計算圓周率的方法,以內接正六邊形開始,逐次倍加邊數的方法,逐步逼近圓周率。《九章算術》僅以π=3,劉徽則計算出正192邊形的面積,先得到圓周率的近似值為,和晉武庫王莽銅律嘉量比較,覺得「此術微小」,於是再用圓周率捷法計算出正3072邊形的面積,求得[8]。作此書注時,他還依據其「割補術」為證勾股定理,另闢蹊徑作青朱出入圖。圖雖失傳,但據其「出入相補、以盈補虛」原理,後人參照書中類似方法還原了此圖。

Thumb
劉徽最先提出的「牟合方蓋」圖形

劉徽的注釋兼用圖形和模型作說明,以圖形相互拼湊方法解決各種面積計算問題,相當於一般平面幾何學中所用的平移與疊合的方法;並用直截面積的方法來計算立體體積。他指出《九章算術》計算球體體積方法錯誤,並引入了「牟合方蓋」(垂直相交的兩個圓柱體的共同部分的體積)這一著名的幾何模型,認為只有「牟合方蓋」與球體積之比才正好等於正方形與其內切圓的面積之比,也就是:

球體積  牟合方蓋體積

但劉徽沒有給出牟合方蓋的體積公式,所以也就得不出球體的體積公式。

Thumb
四庫全書》中的《海島算經
Thumb
《古今圖書集成》中「窺望海島之圖」

劉徽並在《九章算術注》提出重差術,應用中國傳統的出入相補原理,以多達4次的觀測,測量山高水深等數值。在唐代,有關重差術的注文被抽出單行,因其第一題是測量海島高度和距離的問題,故題為《海島算經》,成為《算經十書》之一。劉徽創造的四次重差觀測術,被吳文俊稱為「使中國測量學達到登峰造極的地步」[9]美國數學家弗蘭克·斯委特茲讚譽這使得「中國在數學測量學的成就,超越西方約一千年」[10]

參見


參考文獻

擴展閱讀

Wikiwand in your browser!

Seamless Wikipedia browsing. On steroids.

Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.

Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.