「編者按」“中國古代數學(xué)的貢獻”一文，作者系周向宇院士。在研究專(zhuān)業(yè)數學(xué)之余，作者將學(xué)習和研究中國古代數學(xué)的心得體會(huì )與研究成果整理成文，刊發(fā)于《數學(xué)學(xué)報，中文版》2022年第4期。該文闡釋與揭示了中國古代數學(xué)對華夏文明的貢獻，對國學(xué)、語(yǔ)言、文化的影響，以及對現代數學(xué)的影響與貢獻。“數學(xué)大院”公眾號將陸續以推文呈現，讓讀者從多方面領(lǐng)略中國古代數學(xué)的成就與貢獻。

愚公回答的前半部分，定義了自然數及其加法，也認識到了自然數的無(wú)窮性。我們來(lái)構建自然數的愚公子孫模型。愚公子孫的輩分集與自然數集構成了一一對應(對輩分集可自然引進(jìn)加法與減法)，并且這個(gè)對應保持代數運算。這里的輩分集是愚公子孫的等價(jià)類(lèi)所構成的集合，愚公的兩個(gè)后代稱(chēng)為等價(jià)，當且僅當這兩個(gè)后代是同一輩分。假設愚公本人對應于，其子輩對應于，其孫輩(即子之子輩)對應于

依次類(lèi)推，可以定義自然數的后繼數：設愚公某后輩對應于，則該后輩的子輩對應于。往后數輩分得加法，往前溯輩分得減法。

這就是結合律。

(2)愚公家族血脈流淌，即愚公家族的任一輩(代)均有子輩。

這個(gè)模型反映了自然數作為基數與序數的特點(diǎn)。這個(gè)模型蘊含歸納公理，反映了數學(xué)歸納法原理，一個(gè)關(guān)于愚公家族的命題對世世代代(所有輩分)都成立，只需：1、命題對愚公成立；2、若命題對愚公家族某代成立，則對其子輩也成立。比如愚公家族世世代代愛(ài)勞動(dòng)，只需知道：1、愚公愛(ài)勞動(dòng)；2、若愚公家族某一輩愛(ài)勞動(dòng)，則其子輩也愛(ài)勞動(dòng)。

愚公說(shuō)：“子子孫孫，無(wú)窮匱也，而山不加增，何苦而不平？”假設太行、王屋二山的土石方量為，假設愚公家族每一代能挖的土石方量至少為。非常大，但山不加增，所以是一個(gè)常數。可能非常小，但它總大于，一代人能挖，代人就能挖。因為子子孫孫無(wú)窮匱，是變數，可以趨于無(wú)窮大?！昂慰喽黄健笔钦f(shuō)，總可以找到自然數，使得

有趣的是，愚公子孫模型還可以擴展為祖孫模型。愚公祖孫的輩分集與整數集構成了一一對應，并且保持代數運算；負數是有意義的，小的數可以減大的數。如何定義負整數和減法呢？愚公對應于，他的父輩對應于，他的祖父(父輩之父輩)則對應于。如果愚公的某祖輩對應于，則該祖輩之父輩對應于，這樣就可以定義減法。中國古代數學(xué)很早就認識并使用負數，而西方長(cháng)期不承認負數、認為小數不可以減大數。愚公的孫子的曾祖是愚公之父，對應于，這就是小數減大數，有鮮活的意義。愚公的曾祖的孫子也是愚公之父，對應于，因此交換律仍然成立。結合律的證明同理。

愚公的堅持不懈感天動(dòng)地，感動(dòng)上天。愚公受上天助力，移山成功。小時(shí)候讀到這時(shí)，覺(jué)得這是不是迷信。后來(lái)做數學(xué)，思考數學(xué)問(wèn)題，費時(shí)長(cháng)久，還是未能攻破，但依然久久為功、堅持不懈，到某時(shí)不知何故卻豁然開(kāi)朗，靈感出現，終攻破難題，真是天助也。常言道“天道酬勤”也許就是在詮釋這種現象吧。

我認為愚公開(kāi)啟了計量克難學(xué)。記愚公家族到第代的克難量為，則有愚公克難公式

例子1：學(xué)前兒童面對中學(xué)、大學(xué)學(xué)習內容，猶如愚公碰到大山一樣，困難當然很大?？墒侵灰獙W(xué)生在小學(xué)、初中、高中各個(gè)階段，每學(xué)年、每學(xué)期都按部就班完成學(xué)習任務(wù)，堅持不懈，就能完成學(xué)業(yè)。

例子2：實(shí)現GDP大幅增長(cháng)的長(cháng)期宏偉目標，看起來(lái)困難很大，但只要我們不怕困難，迎難而上，按部就班完成每年計劃、五年規劃，堅持不懈，就能實(shí)現目標。

愚公克難公式是線(xiàn)性的。愚公的感天動(dòng)地，可以認為他得到非線(xiàn)性量的幫助， 所以這時(shí)有

這里是非線(xiàn)性量或突變量。這反映出量變到質(zhì)變的道理、突變發(fā)生現象。

有時(shí)困難量不是常量，這時(shí)情況復雜。記困難函數為面臨的困難量、克難函數為克服困難的力量，它們涉及的變量、因素多。戰略上藐視困難：相當于說(shuō)，困難函數相比于克難函數是無(wú)窮小量，可寫(xiě)成，即困難函數與克難函數之比趨于零。為了做到這，就需在戰術(shù)上重視困難，比如采取措施使困難函數成有界函數，讓克難函數成單增無(wú)界函數。

[1] 毛澤東, 改造我們的學(xué)習, 毛澤東選集第三卷, 北京: 人民出版社, 1991:797.

[2] Cajori F., A History of Mathematical Notations, Dover Publications, Inc. New York, 1993:70.

[3] Gowers T. (Ed.), The Princeton Companion to Mathematics, Princeton University Press, 2008.

[4] 吳文俊, 對中國傳統數學(xué)的再認識, 百科知識, 1980年第7--8期.

[5] 程貞一, 聞人軍, 周髀算經(jīng)譯注, 上海: 上海古籍出版社, 2012.

[6] 卡爾·博耶(Carl B. Boyer)著(zhù), 尤塔·梅茲巴赫(Uta C. Merzbach)修訂, 數學(xué)史(修訂版), 中央編譯出版社, 2012.

[7] 吳文俊主編, 世界著(zhù)名數學(xué)家傳記, 花拉子米, 北京: 科學(xué)出版社, 1995.

[8] 李文林, 數學(xué)史概覽, 北京: 高等教育出版社, 2000.

[9] 中國大百科全書(shū),數學(xué)卷, 數學(xué)編輯委員會(huì )主任: 華羅庚, 蘇步青, 北京: 中國大百科全書(shū)出版社, 1992.

[10] 周易、老子、墨子、列子、莊子、孟子、荀子、管子、韓非子、左傳、淮南子、貞觀(guān)政要, 中華經(jīng)典名著(zhù)全本全注全譯叢書(shū), 北京: 中華書(shū)局, 2010--2019.