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数学家传记

阿布·萨赫勒·库希Abu Sahl al-Quhi

出生
约940年 波斯塔巴里斯坦(今马赞德兰),今伊朗
逝世
约1000年

阿布·萨赫勒·库希是一位伊斯兰数学家,是希腊几何学复兴与延续的主要人物。

完整传记

库希的名字在英语中有两种拼写,出现频率似乎大致相同,即库希和阿布·萨赫勒·库希。

我们可以从库希的名字推断他来自塔巴里斯坦的Quh村。他是在一个新王朝正在建立并将统治伊朗的时期长大的。布韦希伊斯兰王朝在阿拉伯与土耳其征服之间的时期,从945年到1055年统治伊朗西部和伊拉克。这一时期始于945年Ahmad Buyeh占领阿拔斯王朝首都巴格达之时。布韦希王朝的鼎盛时期是'Adud ad-Dawlah从949年到983年的统治期间。他从巴格达统治整个伊朗南部以及现今伊拉克的大部分地区。作为科学和艺术的伟大赞助人,'Adud ad-Dawlah在巴格达宫廷中供养了若干数学家,包括库希、阿布·瓦法阿布·赛义德·西杰兹

969年,库希、阿布·赛义德·西杰兹和其他科学家在设拉子对冬夏solstices进行了观测。这些冬夏至点的观测是在969/970年间由他们在设拉子完成的。

Sharaf ad-Dawlah 是 'Adud ad-Dawlah 的儿子,他于983年成为哈里发。他继续支持数学和天文学,因此库希留在巴格达的宫廷为新哈里发工作。Sharaf ad-Dawlah 要求库希对七颗行星进行观测,为此库希在巴格达宫殿的花园里建造了一座天文台。天文台内的仪器按照库希自己的设计建造,并在建筑完工后安装。Al-Quhi 被任命为天文台台长,天文台于988年6月正式启用。

许多科学家出席了启用仪式。其中一位特别值得一提,那就是著名数学家和天文学家阿布·瓦法。他也受雇于Sharaf ad-Dawlah的宫廷。另一位出席启用仪式的是Abu Ishaq al-Sabi。Al-Sabi是巴格达的一位高级官员,对数学感兴趣。我们在本文后面会提到库希与al-Sabi之间的通信。当时进行了一些精确的观测,但天文台在989年因Sharaf ad-Dawlah去世而停止工作。白益王朝此时已开始失去对帝国的控制。经济处于下行轨道,军队中的叛乱使统治者的生活变得艰难。像天文台这样的高雅文化活动被置于较低的优先地位。

我们对库希生平的描述突出了他在天文学方面的工作。然而,他在数学上更为著名,是伊斯兰世界中希腊高等几何复兴与延续的领军人物。库希研究的几何问题通常导致quadratic三次方程。Nasir al-Din 纳西尔丁·图西描述了库希考虑的一个问题,写道(例如见[1]):-

要构造一个球缺,其体积等于给定的球缺,其面积等于第二个球缺——这个问题与阿基米德解决的相关问题类似但更难——库希通过将等边双曲线抛物线相交来构造两个未知长度,并严格讨论了问题可解的条件。

Al-Quhi对该问题的解答见[5]。这是一种经典风格的解答,使用了欧几里得Elements阿波罗尼奥斯圆锥曲线阿基米德On the sphere and cylinder的结果。如果解存在,库希表明它将具有位于他所构造的特定直角双曲线上的坐标。当然,库希并没有用这些现代术语表达数学,而是用古希腊数学中通常的经典几何。接下来库希引入了“曲面锥”,经过许多推导后,表明解的坐标位于一条抛物线上。然后问题被漂亮地解决为两条曲线的交点。

在另一篇论文On the construction of an equilateral pentagon in a known square中,库希再次使用两条圆锥曲线的交点来解决标题中给出的问题,这次是两条双曲线。虽然不可能在正方形中内接正五边形,但等边五边形可以以两种方式内接。一种需要解二次方程,已由阿布·卡米勒在九世纪找到。另一种需要解四次方程,是库希提出的。这篇论文的细节见[6](见[7]的更正和补充)和[8]。

库希还在论文On the perfect compass[1]中描述了一种圆锥曲线规,一种一条腿长度可变的圆规,用于绘制圆锥曲线:-

……他首先描述了用这种圆规作直线、圆和圆锥曲线的方法,然后论述了其理论。他得出结论,现在人们可以很容易地构造astrolabes、日晷和类似的仪器。

库希确实在On the construction of the astrolabe中考虑了构造星盘的问题。星盘是一种用于观测高度的仪器,它提供了一种机械手段,在赤道坐标系和基于地平线的坐标系之间转换天球坐标。这篇论著分为两卷,第一卷分为四章,第二卷分为七章。

在这部著作中,库希解决了许多困难的映射问题。特别是,他使用一种类似于画法几何的方法,将球面上的圆映射到赤道平面上。经过操作之后,它们又以令人惊叹的视觉化方式被映射回球面上。尽管这部著作表面上具有构建星盘的实际用途,但看来库希对数学本身的兴趣要大于编写实用手册的兴趣。

最后,我们应当提到上文提及的库希与al-Sabi之间的通信。已知他们至少交换了六封信,但只有四封信的详细内容留存下来。这些内容在[3]中以阿拉伯文和英文给出。所涉及的主题相当多样,从讨论“已知”意味着什么,到解决诸如以下具体问题:假设给定一个圆和两条相交直线llmm。假设在点TT处圆的切线ll相交于LL,与mm相交于MM。如何选择TT,使得TL:TMTL : TM等于一个给定的比?也许通信中最有趣的部分是库希给出的关于各种图形重心的六个定理。六个结果中有五个是正确的,但第六个是错误的。它声称半圆的重心将半径按3:7的比例分割。从这个错误的结果出发,库希推导出同样错误的结论,即π=289\pi = \large\frac{28}{9}\normalsize。即使是最好的数学家也会犯错误!

参考文献

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延伸资源

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