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乾嘉學派與圓徑周率 (第 2 頁)

洪萬生

 

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.原載於科學月刊第二十二卷第九期
.作者當時任教於師範大學數學系
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闇合古人,至當不易

這個例子發生在乾嘉學派大儒錢大昕、阮元以及傑出數學家李銳身上。錢大昕先是從《隋書律曆志》,獲知祖沖之的圓周率 π 值的估計:

古之九數,圓周率三圓徑率一,其術疏舛,自劉歆、張衡、劉徽、王蕃、皮延宗之徒,各設新率,未臻折衷。宋末南徐州從事史祖沖之更開密率,以圓徑一億為一丈,圓周盈數三(刻本作二,誤)丈一尺四寸一分五釐九毫二秒七忽,朒數三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒六忽,正數在盈朒二限之間,密率圓徑一百一十三,圓周三百五十五,約率圓徑七,周二十二。又設開差幕、開差立,兼以正圓參之,指要精密,算氏之最者也。

以上引文抄錄在錢大昕的《十駕齋養新錄》卷第十七首條〈圓徑周率〉之中,可見他對

\begin{eqnarray*}
& 3.1415926 < \pi < 3.1415927 \\
& \pi \doteq \frac{22}{7} \;...
...inus0.1pt{\fontfamily{cwM7}\fontseries{m}\selectfont \char 48})}
\end{eqnarray*}


等對應事實,一點也不陌生。 此外,他也知道法國傳教士杜德美 (P. Jartoux) 所傳入的 $\pi \doteq 3.14159265$

西洋人割圓六宗三要之說,窮極幽眇,所得徑一周三一四一五九二六五,正在沖之所定盈朒二數之間。世閱古今、地分中外,而布算若合符節,用以步天,宜若確乎不可易矣!

儘管如此,錢大昕繼續說:

予族子江寧教授塘(號溉亭)獨疑之, 謂圓周曲線也,圓徑直線也,以各等邊線,用勾股法取其弦遞析之, 愈析愈細,終無合無一 線之理,則所謂密率者,猶未密也。 今試以木製大圓輪,其徑一丈,以長竹蔑刻尺寸分 秒度之, 得實周三丈一尺六寸有奇,乃知沖之密率猶失之弱,蓋以直求曲, 勢必不能密合,非算之不精,於理有未盡也。

換句話說,錢塘實際度量大圓輪周長,得 π 值為3.16有餘。然而,錢大昕竟然據以認定祖沖之的密率「猶失之弱」,更意外的,是他還獲得高徒李銳的支持:

昨元和李生銳(字尚之)告予云:秦九韶《數學九章》卷三「環田三積問」,術以圓徑自乘進位為實,開平方得周,設徑一億,依術推之,得周三億一千六百二十二萬七千七百六十六奇,與溉亭之說合,則古人已有先覺者。

結果,學界「一時信之」,其原因顯然與李銳的態度息息相關;李銳身為錢大昕高徒以及乾嘉學派最傑出算學家,他對 $\pi \doteq 3.16$ 的背書自然不可忽視。 在《疇人傳》(1799年,阮元掛名主編,但主筆是李銳)的「錢塘傳論」中,李銳明白地指出錢塘的 $\pi \doteq 3.16$「闇合古人」秦九韶,所以是「至當不可易」:

圓周徑率,自劉徽、祖沖之以來,雖小有同異,大要皆徑一周三一四而已。溉亭獨創為 三一六之率,與諸家之說迥殊。余考秦九韶《數學九章》 「環田三積術」,其求周以徑冪進位為實,開方為圓積,是九韶亦以三一六為圓率, 與溉亭所創率正同,蓋精思所到,闇合古人也。江寧談教諭秦,今之算學名家, 曾作一丈徑木板,以篾尺量其周,正得三丈一尺六寸奇,以為溉李之說,至當不可易也。

針對這樣的斷言,乾嘉學派的算學家似乎都不曾提出評論,有意見的, 反倒是些熱衷西學的算學家,譬如曾任江蘇巡撫的徐有壬(1800∼1860年)即以「內容外切,反覆課之,其說遂破。」

有關徐有壬的這一辨駁,並未刻入現傳的《務民義齋算學》,上一段引文出自諸可寶撰著的《疇人傳三編》,但無法知道原始資料為何。不過,稍早的董祐誠(1791∼1823年) 已經發難在先了,在他的《董方立遺書》中,論文《圓徑求周辨》就是為此目的而寫。

   

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編輯:楊佳芳 / 校對:楊佳芳 最後修改日期:7/18/2002