我國量子計算原型機命名爲“九章”,它所紀念的《九章算術》牛到什麼程度?

近日,中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉科學家團隊宣佈其構建的76個光子的量子計算原型機“九章”,求解數學算法高斯玻色取樣只需200秒,而目前世界最快的超級計算機則要用6億年。這一里程碑式突破使我國成爲全球第二個實現“量子優越性”的國家。國際學術期刊《科學》4日發表了該成果,審稿人評價這是“一個最先進的實驗”“一個重大成就”。

潘建偉教授說,將這臺量子原型機命名爲“九章”,是爲了紀念中國古代最早的數學專著《九章算術》。

穿越到古代,《九章算術》這部著作那可是非常神奇,它的多項數學成果都居於當時的世界領先水平,這部偉大的著作對後來中國古代數學發展所產生的影響,就象古希臘歐幾里德《幾何原本》對西方數學所產生的影響一樣,是非常深刻而久遠。

《九章算術》最初是由誰、在什麼時候開始編纂的,現在已經很難準確考證。但根據學者們的研究,這部著作至遲在公元一世紀時(東漢前期)就形成了流傳至今的定本,現今流傳的大多是在三國時期魏元帝景元四年(263年),劉徽爲《九章》所作的注本。

《九章算術》共收有246個數學問題,按性質分類,每類爲一章,共九章。

第一章“方田”: 主要講各種形狀的田畝面積的計算,也就是平面幾何圖形面積的計算方法。另外還系統地講述了分數的四則運算法則,以及求分子分母最大公約數等方法。

第二章“粟米”:穀物糧食的按比例折換;提出比例算法。

第三章“衰分”:講的是一些比例分配問題。

第四章“少廣”:已知面積、體積,反求其一邊長和徑長等,介紹了開平方、開立方的方法。

第五章“商功”:專講土石工程中提出的各種數學問題,主要是各種立體體積的計算。

第六章“均輸”:講如何按人口宴少、路途遠近。穀物貴賤,合理攤派捐稅徭役的計算問題。包含了正反比例、比例分配、複比例、連鎖比例在內的整套比例理論。

第七章“盈不足”:提出了盈不足、盈適足和不足適足、兩盈和兩不足三種類型的盈虧問題,以及若干可以通過兩次假設化爲盈不足問題的一般問題的解法。

第八章“方程”:系統地介紹了一次方程組的解法,這一章還引進和使用了正負數的概念及其加減運算的法則。

第九章“勾股”:主要講勾股定理的各種應用問題。

《九章算術》包括了現代小學數學和中學初等數學中代數、幾何的大部分內容,最大特點是在解決實際問題方面,要遠遠勝過古希臘的數學體系。《九章算術》是舉世公認是世界古典數學名著之一,它反映出在同一歷史時期,我國古代數學在全世界居於領先地位。

《九章算術》牛到什麼程度?我們現在列出其中若干“世界之最”:

《九章算術》是世界上最早系統敘述了分數運算的著作,像這樣系統的敘述,比印度早800年,歐洲到中世紀對分數還處於迷糊狀態。

《九章算術》在世界數學史上,最早提出負數概念及正負數加減法法則。在印度,直到公元七世紀纔出現負數概念,歐洲則是到十七世紀纔有負數概念,甚至在卜九世紀的歐洲,還有一些數學家認爲負數沒有實際的意義。

《九章算術》最早歸納的比例算法,而西歐在16世紀纔出現類似的三分律。

《九章算術》最先提出的“盈不足術”,也是我國古代數學中的一項傑出創造。其中的“雙設法”,在九世紀時傳入了阿拉伯,十三世紀時又由阿拉伯傳入了歐洲。意大利數學家斐波拉契(1170一1250年)最先向歐洲介紹了這種算法,並把它稱爲“契丹算法”(即“中國算法”)。

《九章算術》關於聯立方程組(即線性方程組)的解法,在印度最早的記載是見於十二世紀的巴斯克拉,而歐洲到十六世紀纔出現。

《九章算術》的出現標誌着中國古代數學體系的形成.我國後世的數學家,大都是從《九章算術》開始學習和研究數學知識的。唐宋兩代都由國家明令規定爲教科書。1084年由當時的北宋朝廷進行刊刻,這是世界上最早的印刷本數學書。

《九章算術》對世界數學的發展做出了巨大貢獻,早在在隋唐時期,《九章算術》就已傳入朝鮮、日本;它的一些重要內容經過印度和中世紀的伊斯蘭國家而輾轉傳入歐洲,對文藝復興前後的數學發展產生過重要影響。

當年,我在備考研究生時(原準備報考中國科技大學的科技史專業),曾研讀了大量中國古代科技史著作,其中有《中國科學技術史稿》《中國數學史編》等,那時就對《九章算術》有所瞭解,今天看到我國現代量子計算原型機以“九章”命名,倍感親切嗎,同時,一種民族自豪感油然而生,騰飛吧,我的國!

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