古人很有數學頭腦
在天文曆算旁邊,以文字、圖表、演算方程式等,展出古代傑出的數學家和有關的數學發明,古代數學的重要成就包括:
元代傑出數學家朱世傑,在他的著作「四元玉鑑」中,提出高階等差級數的求和公式,較著名科學家牛頓的「招差公式」早約四百年。
北宋時代,賈憲結合了「開方作法本源」圖,發明了「增乘開方法」,用以進行任意高次幕的開方。然後再經劉益、秦九韶的研究,把這種方法推廣為求解一般高次方程式的解法。在歐洲,這種解法直到西元一八○四年、一八一九年才分別由義大利數學家魯菲尼、英國數學家霍納提出,比我國晚了大約八百年。
大衍求一術,是用來解聯立一次同餘式問題的一種方法,它在三、四世紀「孫子算經」中已有解法,南宋秦九韶將它系統化,記載於古籍「九章算術」中。由於這種方法是中國人最早發明的,所以在一般代數書籍中,有關這一類問題及解法,被稱作「中國餘數定理」。
南北朝時,祖沖之估計圓周率介於三.一四一五九二六與三.一四一五九二七之間,準確到小數點後的第六位。這項記錄,一直到西元十五世紀時,才被伊斯蘭數學家打破。
計時發明很多,蓮花漏最精確
在機械鐘錶發明以前,中國人有很多計時的方法,其中設置簡便、計算準確、且流傳久遠的,便是漏壺。它是讓一個水壺的水,流進另一個水壺內,看後者盛水到多滿,就是時間過了多久。
起初,漏壺只有兩個水壺,中間以銅管相通,一個放水一個收水。後來逐漸演變為多壺式,除了注水壺和受水壺以外,兩壺間至少有一個壺,多則三個,用來調節水的流速,使它以等速流出,否則,等水將流盡時,水面降低,壓力縮小,流速變慢,計時就不準確了。
歷代漏壺越演變越完善,到了宋朝,禮部侍郎燕肅做出有名的蓮花漏。
所謂「蓮花」,是因為水壺上標示時間刻度的箭,有蓮花形的裝飾。這根箭浮在水中,水愈滿箭愈浮,隨時標示時間的推移。
中國人傳統上將一年分為廿四節氣,如冬至、大寒、立春等。這廿四節氣的分野,也造成日夜長短的不同,所以古人把每一節氣用兩根箭計時,晝夜各一,共四十八根箭。
除了漏壺以外,唐玄宗時已有「擒縱機構」,靠水力推移。現代化機械鐘錶亦延襲它的部分原理,它的發明要比西方早六百年。
電子鐘錶產量多、品質好,古今成就相輝映
現今漏壺已沒有人用,而台灣在發展精密工業的努力下,所生產的現代化鐘錶——電子錶,卻聞名全世界,大量銷往世界各國;而到台灣來觀光的旅客,也都喜歡買一只電子鐘或電子錶帶回去,可謂古今相輝映。
科學教育館這次展出的,還有古代的各種樂器、鄭和下西洋的航海圖、醫學、藥學、針灸等各方面的成就,看起來琳琅滿目。
該館特將所有的發明展示物複製二十套,準備分送各縣市文化中心。並製作了各種展示品幻燈片,為作巡迴放映和國際交換,並將出版專刊,讓有興趣深入研究的人參考。
這些展品只是古代科技發明的一部分,科學館正準備再邀請專家,研究擬製出更多古代科學發明的模型來。即使這第一期的展示,已足以令人訝異我國古代科技文明竟有如此之盛,亦難免產生一種「今不如昔」的感慨,然而,徒事感慨又有何益,不如大家發揮「知恥近乎勇」的精神,奮起直追,迎頭趕上,不要只讓古人專美於前。這也就是科學館舉辦這次展出最重要的意義。