李(li)善(shan)蘭,原名李(li)心蘭,字竟芳(fang),號秋紉,別號壬叔。出生于1811年1月(yue)22日(ri),逝世于1882年12月(yue)9日(ri),浙江海寧人,是中國(guo)近代著名的數(shu)學(xue)、天文(wen)學(xue)、力學(xue)和(he)植物學(xue)家,創立了(le)二(er)次平方根(gen)的冪級(ji)數(shu)展開式,研究各種三(san)角(jiao)函數(shu),反三(san)角(jiao)函數(shu)和(he)對數(shu)函數(shu)的冪級(ji)數(shu)展開式(現稱“自然數(shu)冪求(qiu)和(he)公式”),這(zhe)是李(li)善(shan)蘭也是19世紀中國(guo)數(shu)學(xue)界最(zui)重大(da)的成(cheng)就。
李(li)善(shan)蘭(1811年(nian)1月22日(ri)—1882年(nian)12月9日(ri))出(chu)身于讀(du)書(shu)世家(jia),其先(xian)祖可上溯至(zhi)南宋末年(nian)京(jing)都汴梁(今河南開(kai)封(feng))人(ren)李(li)伯翼(yi)。伯翼(yi)一(yi)生(sheng)(sheng)讀(du)書(shu)論道、不樂仕進。元初(chu),其子(zi)(zi)李(li)衍舉(ju)賢良方正(zheng),援朝請(qing)大(da)夫嘉(jia)興路(lu)總(zong)管府同知(zhi),全家(jia)定(ding)居海寧縣硤石鎮(zhen)。500年(nian)來,傳宗接代至(zhi)17世孫,名(ming)叫李(li)祖烈,號虛谷(gu)先(xian)生(sheng)(sheng),治(zhi)經(jing)學(xue)。祖烈初(chu)娶望海縣知(zhi)縣許季溪的(de)孫女(nv)(nv)為妻(qi),不幸(xing)許氏(shi)早殤;繼(ji)娶妻(qi)妹(mei)填房,又病故。后續(xu)弦崔(cui)氏(shi),系名(ming)儒崔(cui)景遠之女(nv)(nv)。崔(cui)氏(shi)生(sheng)(sheng)三(san)子(zi)(zi):心(xin)蘭(善(shan)蘭)、心(xin)梅、心(xin)葵,并(bing)一(yi)女(nv)(nv)。心(xin)梅亦(yi)通曉數學(xue)。李(li)善(shan)蘭早年(nian)在家(jia)鄉娶妻(qi)許氏(shi),無子(zi)(zi);晚年(nian)在北京(jing)納(na)妾米氏(shi),仍未得子(zi)(zi);乃過繼(ji)外甥崔(cui)敬昌為嗣。敬昌字吟梅,曾任江(jiang)海關文牘。
李善蘭自幼就讀于私(si)塾,受到了良(liang)好(hao)的家庭教育。他資稟(bing)穎異,勤奮好(hao)學(xue),于所(suo)讀之詩書,過目即(ji)能成誦。
9歲時,李(li)善蘭發現父親(qin)的(de)書架上有(you)一本中國古代數學(xue)名著(zhu)——《九章算術》,感到(dao)十分新奇(qi)有(you)趣,從(cong)此迷上了(le)數學(xue)。
14歲時,李善(shan)(shan)蘭又靠自學讀懂了歐(ou)幾里得《幾何(he)(he)原(yuan)本(ben)》前六卷(juan),這是明末徐光啟(1562—1633)、利瑪竇(M.Ricci,1522—1610)合(he)譯(yi)的古希臘數(shu)學名著。歐(ou)氏幾何(he)(he)嚴密(mi)的邏輯體系,清(qing)晰的數(shu)學推理(li),與偏重(zhong)實用解法和計(ji)算技巧的中(zhong)國古代傳(chuan)統數(shu)學思路迥異(yi),自有它的特色和長(chang)處。李善(shan)(shan)蘭在《九(jiu)章(zhang)算術》的基礎上,又吸取了《幾何(he)(he)原(yuan)本(ben)》的新思想,這使他的數(shu)學造詣日(ri)趨精深。
幾年后,作為(wei)州(zhou)縣的生員,李善(shan)蘭(lan)到省(sheng)府杭(hang)州(zhou)參加鄉試(shi)。因(yin)為(wei)他“于(yu)辭章訓詁之(zhi)學(xue)(xue),雖(sui)皆(jie)涉(she)獵,然(ran)好(hao)之(zhi)總不及(ji)算學(xue)(xue),故于(yu)算學(xue)(xue)用心(xin)極深”(李善(shan)蘭(lan)《則古昔(xi)齋算學(xue)(xue)》自序(xu)),結果八股(gu)文章做(zuo)得不好(hao),落第。但他卻毫(hao)不介(jie)意,而是利(li)用在杭(hang)州(zhou)的機會(hui),留(liu)意搜尋各(ge)種(zhong)數(shu)學(xue)(xue)書(shu)籍,買(mai)回了李冶的《測圓海鏡》和(he)戴震的《勾股(gu)割圓記》,仔細研讀,使他的數(shu)學(xue)(xue)水平有了更大提高(gao)。
海鹽人(ren)(ren)吳(wu)兆圻《讀疇人(ren)(ren)書有(you)感示李(li)壬(ren)叔(shu)》詩中(zhong)說:“眾流匯一(yi)壑,雅志說算術。中(zhong)西有(you)派別,圓徑窮密率.”“三統探漢法,余(yu)者難具(ju)悉.余(yu)方好(hao)茲學,心(xin)志窮專(zhuan)一(yi)。”許祥《硤川(chuan)詩續鈔(chao)》注曰(yue):“秋塍(cheng)(吳(wu)兆圻)承思亭(ting)先生(sheng)家學,于夕桀、重差之(zhi)術尤(you)精.同里李(li)壬(ren)叔(shu)善蘭師事之(zhi)。”看來(lai),李(li)善蘭曾拜吳(wu)兆圻為(wei)師,學習過數學。
李善蘭(lan)(lan)在(zai)故里與蔣仁(ren)榮、崔(cui)德華等(deng)親(qin)朋好(hao)友(you)組織“鴛(yuan)湖吟社(she)”,常游“東(dong)(dong)山(shan)別墅”,分韻唱和,其(qi)時曾利用相似勾股形(xing)對應邊成比(bi)例的原(yuan)理測算過東(dong)(dong)山(shan)的高度。他(ta)的經學(xue)老師陳奐(huan)在(zai)《師友(you)淵源記》中(zhong)說(shuo)他(ta)“孰習九數之術(shu),常立表(biao)線,用長短(duan)式依節候以測日景,便易稽考”。余(yu)楙在(zai)《白(bai)岳詩話》中(zhong)說(shuo)他(ta)“夜(ye)嘗露坐(zuo)山(shan)頂(ding),以測象(xiang)緯躊次”。至今李善蘭(lan)(lan)的家鄉還流傳著他(ta)在(zai)新(xin)婚之夜(ye)探(tan)頭于閣樓(lou)窗外觀(guan)測星宿的故事。
1840年(nian),鴉片戰爭爆發,帝國(guo)(guo)(guo)(guo)主義列強入(ru)侵(qin)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)的現(xian)實,激發了(le)李(li)善(shan)蘭科學(xue)救國(guo)(guo)(guo)(guo)的思(si)想。他(ta)說:“嗚呼!今歐(ou)羅巴各國(guo)(guo)(guo)(guo)日(ri)益強盛(sheng),為中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo)邊患。推原其故,制器精(jing)也(ye),推原制器之精(jing),算學(xue)明也(ye)。”“異日(ri)(中(zhong)國(guo)(guo)(guo)(guo))人人習算,制器日(ri)精(jing),以(yi)威海外各國(guo)(guo)(guo)(guo),令震(zhen)攝,奉朝貢(gong).”(李(li)善(shan)蘭《重(zhong)學(xue)》序)從此他(ta)在家鄉刻(ke)苦(ku)從事(shi)數學(xue)研究工作。
1845年前后,李(li)善蘭(lan)在嘉興陸費家設(she)館授徒,得以(yi)與江浙一帶的(de)(de)學(xue)者(主要是數學(xue)家)顧(gu)觀(guan)光(1799—1862)、張文虎(hu)(1808—1885)、汪曰楨(1813—1881)等(deng)人相識,他們經常在一起討論(lun)數學(xue)問題。此間,李(li)善蘭(lan)有(you)關于“尖錐(zhui)術”的(de)(de)著作《方(fang)圓闡(chan)幽》、《弧矢(shi)啟秘》、《對數探源》等(deng)問世。其(qi)后,又(you)撰《四元解》、(麟(lin)德術解》等(deng)。
1851年(nian),李(li)善蘭(lan)與著名數學家戴(dai)煦(1805—1860)相(xiang)識.戴(dai)煦于(yu)1852年(nian)稱(cheng):“去歲獲交海昌(chang)壬(ren)叔李(li)君,……緣出(chu)予(yu)(yu)未竟(jing)殘稿請(qing)正,而(er)壬(ren)叔頗賞(shang)予(yu)(yu)余弧與切(qie)割二線互求之(zhi)術,再四促成,今歲又寄扎詢及,遂謝(xie)絕繁冗,扃戶抄錄,閱月乃(nai)竟(jing).嗟乎!友朋之(zhi)助,曷可少哉?”(戴(dai)煦《外切(qie)密率》自序)李(li)善蘭(lan)與友人在學術上(shang)相(xiang)互切(qie)磋,取長補(bu)短,他與數學家羅士琳(1774—1853)、徐有壬(ren)(1800—1860)也“郵遞問難,常朝覆而(er)夕又至”(崔敬(jing)昌(chang)《李(li)壬(ren)叔征君傳》)。
1852年夏,李善蘭到(dao)上海墨(mo)海書(shu)館(guan),將自己的(de)數(shu)學著作給來(lai)華的(de)外(wai)國傳教士(shi)展閱、受(shou)到(dao)偉烈亞(ya)力(A.Wylie,1815—1887)等(deng)人的(de)贊(zan)賞,從此開始了他與外(wai)國人合(he)作翻譯(yi)西方科學著作的(de)生涯。
李善蘭(lan)與(yu)(yu)(yu)偉烈亞力翻(fan)譯的第一(yi)部書(shu),是歐幾里得《幾何(he)原本(ben)》后九卷(juan)(juan)(juan).在譯《幾何(he)原本(ben)》的同時(shi),他又與(yu)(yu)(yu)艾約瑟(J.Edkins,1823—1905)合(he)譯了《重學(xue)》20卷(juan)(juan)(juan)。其后,還與(yu)(yu)(yu)偉烈亞力合(he)譯了《談天》18卷(juan)(juan)(juan)、《代(dai)數(shu)學(xue)》13卷(juan)(juan)(juan)、《代(dai)微積拾級》18卷(juan)(juan)(juan),與(yu)(yu)(yu)韋廉臣(A.William-son,1829—1890)合(he)譯了《植物學(xue)》8卷(juan)(juan)(juan)。以(yi)上幾種書(shu)均于1857至1859年間由(you)上海墨海書(shu)館刊行。此外(wai),他還與(yu)(yu)(yu)偉烈亞力、傅(fu)蘭(lan)雅(J.Fryer)合(he)譯過《奈端數(shu)理》(即(ji)牛頓《自然哲學(xue)的數(shu)學(xue)原理》),可惜(xi)沒(mei)有譯完(wan),未能刊行。
1860年,李善蘭(lan)在江蘇(su)巡撫徐有(you)壬(ren)幕下作幕賓.太平軍占(zhan)領蘇(su)州(zhou)后,他留在那兒(er)的(de)行篋,包括各(ge)種(zhong)著作手稿,散失以盡.從此他“絕意時事”,避(bi)亂上(shang)海,埋(mai)頭從事數學研(yan)究,重新(xin)著書(shu)立說。其(qi)間(jian),他與數學家吳嘉善、劉彝程等人都有(you)過學術上(shang)的(de)交往。
1861年秋,洋務派首領(ling)、兩江總督曾(ceng)國藩(1811—1872)在安(an)(an)徽籌(chou)建安(an)(an)慶內軍(jun)械所(suo),并邀著名化(hua)學家徐壽(1811—1884)、數學家華蘅芳(fang)(1833—1902)入(ru)幕(mu)。李善蘭也于1862年被“聘入(ru)戎幄,兼主書局”。他一到安(an)(an)慶,就拿出(chu)“印(yin)行無(wu)幾(ji)(ji)而板毀”于戰火的《幾(ji)(ji)何原本》等數學書籍請求曾(ceng)國藩重印(yin)刊行,并推(tui)薦(jian)張文(wen)虎(hu)、張斯桂等人入(ru)幕(mu)。他們(men)同住一處,經常進行學術討論(lun),積(ji)極參與(yu)洋務新政中有(you)關科學技(ji)術方(fang)面的活動。
1864年(nian)夏,曾國藩攻(gong)陷(xian)太平天(tian)國首(shou)都天(tian)京(jing)(今南(nan)京(jing)),李(li)善(shan)蘭等也跟著(zhu)到了南(nan)京(jing),他(ta)再次向曾國藩提出刻(ke)印(yin)他(ta)所(suo)譯(yi)所(suo)著(zhu)的數學(xue)(xue)書籍,得(de)到曾國藩的支(zhi)持和資助(zhu),于是有1865年(nian)金(jin)陵刊本《幾(ji)何(he)原本》15卷(juan)和1867年(nian)金(jin)陵刊本《則古(gu)昔齋算學(xue)(xue)》24卷(juan)問世.與(yu)此(ci)同(tong)時(1866),在南(nan)京(jing)開辦(ban)金(jin)陵機器局(ju)的李(li)鴻章(1823—1901)也資助(zhu)李(li)善(shan)蘭重(zhong)刻(ke)《重(zhong)學(xue)(xue)》20卷(juan)并附《圓錐曲線說》3卷(juan)出版。
1866年,在北京的京師(shi)同文(wen)館(guan)內添(tian)設了天文(wen)算學館(guan),廣(guang)東巡撫郭嵩燾(1817—1891)上疏舉薦李(li)善蘭為天文(wen)算學總(zong)教習,但李(li)善蘭忙于在南(nan)京出書,到1868年才(cai)北上就任。從此他完全轉向于數學教育和研究工作,直至1882年去(qu)世(shi)。其(qi)間所(suo)教授的學生(sheng)“先后約百余(yu)人(ren)。口講指畫,十余(yu)年如一日。諸生(sheng)以學有成(cheng)效,或(huo)官外省,或(huo)使重洋”(崔敬昌《李(li)壬叔征君傳(chuan)》),知名者(zhe)有席(xi)淦、貴榮、熊(xiong)方柏、陳壽(shou)田、胡玉麟、李(li)逢(feng)春等。晚年,獲得意門(men)生(sheng)江槐庭、蔡錫勇(yong)二人(ren),即致函(han)華蘅芳,稱“近日之(zhi)事(shi)可喜者(zhe),無過于此,急欲告之(zhi)閣下也(ye)”。這些人(ren)在傳(chuan)播近代科學特別(bie)是數學知識方面都起過重要作用。
李善蘭到同文館后,第二年(1869)即被(bei)“欽賜(si)中書科中書”(從七(qi)品卿(qing)銜(xian)),1871年加內閣侍讀銜(xian),1874年升戶部主(zhu)事,加六品卿(qing)員(yuan)外(wai)銜(xian),1876年升員(yuan)外(wai)郎(lang)(五品卿(qing)銜(xian)),1879年加四品卿(qing)銜(xian),1882年授(shou)三(san)品卿(qing)銜(xian)戶部正郎(lang)、廣東司行(xing)走、總理各國事務衙門章京(jing)。一(yi)時(shi)間,京(jing)師(shi)各“名公鉅(ju)卿(qing),皆折(zhe)節與之交,聲譽益噪”(蔣(jiang)學(xue)堅《懷亭詩(shi)話(hua)》)。但他依(yi)然孜孜不倦從事同文館教(jiao)學(xue)工作,并(bing)埋頭(tou)進(jin)行(xing)學(xue)術(shu)著(zhu)述(shu),1872年發(fa)表《考數(shu)根法(fa)》,1877年演算(suan)《代數(shu)難(nan)題》,1882年去世前幾(ji)個月(yue),“猶手(shou)著(zhu)《級數(shu)勾股》二卷,老而勤學(xue)如此”(崔敬昌《李壬叔征君傳》)。
李善蘭在數學方面的研究成果主要見于其所著《則古昔齋算學》13種24卷和題為“《則古昔齋算學》十四”的《考數根法》。1867年刊行的《則古昔齋算學》收錄他20多年來的各種天算(suan)(suan)(suan)著(zhu)作,計有(you)(you)《方(fang)圓(yuan)(yuan)闡幽》1卷(juan)(juan)(1845)、《弧矢啟秘》2卷(juan)(juan)(1845)、《對數探源》2卷(juan)(juan)(1845)、《垛積比類(lei)》4卷(juan)(juan)、《四(si)元解(jie)》2卷(juan)(juan)(1845)、《麟德術(shu)解(jie)》3卷(juan)(juan)(1848)、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)正術(shu)解(jie)》2卷(juan)(juan)、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)新術(shu)》1卷(juan)(juan)、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)拾遺》3卷(juan)(juan)、《火器(qi)真訣》1卷(juan)(juan)(1858)、《對數尖錐變法釋》1卷(juan)(juan)、《級數回(hui)求(qiu)》1卷(juan)(juan)、《天算(suan)(suan)(suan)或問》1卷(juan)(juan).《考數根法》則發表(biao)于1872年(nian)的《中(zhong)西聞見錄》第二(er)、三、四(si)號上。李善蘭的其他數學(xue)著(zhu)述(shu)還有(you)(you)《測圓(yuan)(yuan)海鏡解(jie)》、《測圓(yuan)(yuan)海鏡圖表(biao)》、《九容圖表(biao)》、《粟布演(yan)草》、《同文館(guan)算(suan)(suan)(suan)學(xue)課藝》和《同文館(guan)珠(zhu)算(suan)(suan)(suan)金躊針》等多(duo)種。
李善(shan)蘭的數學(xue)成就主要(yao)有尖(jian)錐術(shu)、垛積術(shu)、素數論三(san)個方面。
道光間,陸續撰成(cheng)《四元解》、《麟(lin)德(de)術解》、《弧(hu)矢啟(qi)秘(mi)》、《方(fang)園闡幽》及《對數探源》等,聲(sheng)名大(da)起。咸豐初完成(cheng)明末徐光啟(qi)、利瑪(ma)竇未竟之業。又與偉(wei)烈亞力(li)、艾(ai)約瑟等合譯《代微積(ji)拾級》、《重學》、《談天》等多種西方(fang)數學及自(zi)然科學書籍。
咸同(tong)之(zhi)際,他以《測圓海鏡(jing)》為基本教材,培養人才甚多。他學通古今,融中西數學于一堂。1860年起參與洋務運動中的科技活動。
主(zhu)要著作(zuo)都(dou)匯集在《則古昔齋算學》內,13種24卷。其(qi)中(zhong)對尖(jian)錐求(qiu)積術的探(tan)討,已初具積分(fen)思想,對三角(jiao)(jiao)函(han)數(shu)(李氏三角(jiao)(jiao)恒等(deng)式(shi))與對數(shu)的冪(mi)級數(shu)展開(kai)式(shi)、高(gao)階等(deng)差級數(shu)求(qiu)和(自然數(shu)冪(mi)求(qiu)和公式(shi))等(deng)題解的研究,皆(jie)達到中(zhong)國傳統數(shu)學的很高(gao)水平。
咸豐九年(nian),《幾(ji)何原本(ben)》后(hou)七(qi)卷(juan)一起刊(kan)行于世,因戰(zhan)爭,原版被毀(hui)﹐后(hou)又于同治五(wu)年(nian)由李鴻(hong)章重刊(kan),光(guang)緒(xu)十四年(nian)上海六合書(shu)局(ju)又石印出(chu)版。《重學(xue)》一書(shu)的(de)(de)(de)翻(fan)譯出(chu)版較系統地把(ba)牛(niu)頓運動定律等經典力學(xue)知識(shi)介紹到中(zhong)國。李善蘭又和偉烈(lie)亞力合譯了侯失(shi)勒(le)(今譯J.赫歇耳)的(de)(de)(de)《談天》一書(shu),第一次(ci)把(ba)萬有引(yin)力定律及天體(ti)力學(xue)知識(shi)介紹到中(zhong)國。不(bu)久,李善蘭又譯了奈端的(de)(de)(de)《數理(li)格致》(即(ji)牛(niu)頓的(de)(de)(de)《自(zi)然哲(zhe)學(xue)的(de)(de)(de)數學(xue)原理(li)》)一書(shu)的(de)(de)(de)前3卷(juan),后(hou)因故中(zhong)斷。
1867年他在南(nan)京(jing)出版《則(ze)古昔齋(zhai)算(suan)學(xue)(xue)》,匯集(ji)了(le)二十多(duo)年來在數(shu)學(xue)(xue)、天(tian)文(wen)學(xue)(xue)和(he)彈道學(xue)(xue)等方面的著作(zuo),計有(you)《方圓(yuan)闡幽(you)》、《弧矢啟秘》、《對數(shu)探源(yuan)》、《垛積比類》、《四元解(jie)》、《麟德術(shu)解(jie)》、《橢(tuo)(tuo)圓(yuan)正術(shu)解(jie)》、《橢(tuo)(tuo)圓(yuan)新術(shu)》、《橢(tuo)(tuo)圓(yuan)拾(shi)遺》、《火(huo)器真訣》、《對數(shu)尖錐變法(fa)(fa)釋》、《級(ji)數(shu)回求》和(he)《天(tian)算(suan)或(huo)問(wen)》等13種24卷,共約15萬字(zi)。他的數(shu)學(xue)(xue)著作(zuo),除《則(ze)古昔齋(zhai)算(suan)學(xue)(xue)》外,尚有(you)《考數(shu)根法(fa)(fa)》、《粟布演草》、《測(ce)圓(yuan)海鏡解(jie)》、《九容圖表(biao)》,而未刊(kan)行者(zhe),有(you)《造整(zheng)數(shu)勾(gou)股級(ji)數(shu)法(fa)(fa)》、《開方古義》、《群經(jing)算(suan)學(xue)(xue)考》、《代數(shu)難題(ti)解(jie)》等。
1840年著成《天算(suan)或(huo)問》一書,這是(shi)他最早的數學著作。
1845年(nian)發表(biao)了《方(fang)圓闡幽》、《弧矢啟秘》和《對(dui)數探源(yuan)》。
1846年發表了《四元解》2卷,并由顧觀光作(zuo)序。
1848年又自(zi)序發(fa)表了《麟德歷解(jie)》3卷。
1852年,他(ta)到上(shang)海,與英國傳教士偉烈(lie)亞力(li)等人合作(zuo),開始從事西(xi)方數學(xue)書籍的翻(fan)譯(yi)工(gong)作(zuo),間或也翻(fan)譯(yi)一些有(you)關力(li)學(xue)、天文學(xue)和其他(ta)學(xue)科的書籍。與英國人偉烈(lie)亞力(li)合譯(yi)了《幾何原(yuan)本》后(hou)9卷(juan),于1856年完成。
1856年后,他先后著有《橢圓(yuan)(yuan)正術解(jie)》2卷(juan)(juan)(juan)、《橢圓(yuan)(yuan)新術》1卷(juan)(juan)(juan)、《橢圓(yuan)(yuan)拾遺》3卷(juan)(juan)(juan)、《史器(qi)真決》1卷(juan)(juan)(juan)、《尖(jian)錐(zhui)變(bian)法解(jie)》1卷(juan)(juan)(juan)、《級數四術》1卷(juan)(juan)(juan)、《垛積比(bi)類》4卷(juan)(juan)(juan)。
1859年(nian)由墨海書館出版(ban)了他們合譯(yi)的(de)(de)《代數學(xue)》13卷(juan)(juan)、《代微積拾級》18卷(juan)(juan)、《談天》18卷(juan)(juan)。同時,他又(you)與艾約瑟共譯(yi)《重(zhong)學(xue)》20卷(juan)(juan)、《圓錐(zhui)曲線說》3卷(juan)(juan)。期間,他還與偉烈亞力(li)、傅蘭雅合譯(yi)了牛頓的(de)(de)名著《自然哲學(xue)的(de)(de)數學(xue)原(yuan)理(li)》若(ruo)干卷(juan)(juan)。
他的(de)(de)(de)這些工作(zuo)與隨后的(de)(de)(de)華(hua)蘅芳、夏鸞翔等人(ren)對西方數(shu)(shu)學所(suo)作(zuo)的(de)(de)(de)有價值的(de)(de)(de)研究,構成了(le)繼徐光啟之后在中(zhong)國的(de)(de)(de)第(di)二次西方數(shu)(shu)學的(de)(de)(de)引進,對中(zhong)國近代數(shu)(shu)學的(de)(de)(de)發(fa)展(zhan)起(qi)了(le)積極的(de)(de)(de)作(zuo)用。
他(ta)在(zai)譯作中創(chuang)造了許多數(shu)學(xue)名詞和術語,如微分、函數(shu)等,都譯得相當貼切,相當多的名詞一直沿(yan)用至今。
1860年(nian)起,他先后在徐有(you)壬、曾國藩(fan)軍(jun)中(zhong)作幕僚,與化學家(jia)徐壽(shou)、數(shu)學家(jia)華蘅芳(fang)等(deng)人一(yi)起,積極(ji)參與洋務(wu)運(yun)動中(zhong)的科技學術活動。
在19世(shi)紀把(ba)西方近(jin)(jin)代(dai)(dai)物理學(xue)(xue)知識(shi)翻(fan)譯為中文(wen)的(de)傳播工作(zuo)(zuo)(zuo)中﹐李(li)(li)(li)善(shan)(shan)蘭(lan)作(zuo)(zuo)(zuo)出(chu)了(le)(le)重大貢(gong)(gong)獻。他的(de)譯書也為中國近(jin)(jin)代(dai)(dai)物理學(xue)(xue)的(de)發(fa)展起了(le)(le)啟蒙作(zuo)(zuo)(zuo)用。同治七年(nian),李(li)(li)(li)善(shan)(shan)蘭(lan)到(dao)北京(jing)擔任(ren)同文(wen)館天文(wen)﹑算學(xue)(xue)部長﹐執(zhi)教(jiao)達13年(nian)之久(jiu)﹐為造就中國近(jin)(jin)代(dai)(dai)第(di)一代(dai)(dai)科學(xue)(xue)人才作(zuo)(zuo)(zuo)出(chu)了(le)(le)貢(gong)(gong)獻。李(li)(li)(li)善(shan)(shan)蘭(lan)為近(jin)(jin)代(dai)(dai)科學(xue)(xue)在中國的(de)傳播和(he)發(fa)展作(zuo)(zuo)(zuo)出(chu)了(le)(le)開(kai)創(chuang)性的(de)貢(gong)(gong)獻。
繼(ji)梅文鼎之后,李善蘭成為清代(dai)數學(xue)(xue)史上(shang)的(de)(de)又一(yi)杰出代(dai)表(biao)。他一(yi)生翻(fan)譯西方科技書籍甚(shen)多(duo),將(jiang)近代(dai)科學(xue)(xue)最主要的(de)(de)幾(ji)門知識(shi)從(cong)天文學(xue)(xue)到植物細胞學(xue)(xue)的(de)(de)最新(xin)成果介紹傳(chuan)入中國,對促進近代(dai)科學(xue)(xue)的(de)(de)發展(zhan)作出卓越貢獻。
自(zi)20世紀30年(nian)代以來,李善蘭(lan)受到(dao)國際數學界的普(pu)遍關(guan)注和(he)贊賞。
1868年,李善(shan)蘭被薦任北京同文(wen)館(guan)(guan)天文(wen)算學(xue)總教習,直至1882年他(ta)逝世為(wei)止,從事數(shu)學(xue)教育十余年,其間審定(ding)了《同文(wen)館(guan)(guan)算學(xue)課(ke)藝》、《同文(wen)館(guan)(guan)珠算金躊針》等數(shu)學(xue)教材,培(pei)養了一大批數(shu)學(xue)人才,是中國近代數(shu)學(xue)教育的鼻祖。
李善蘭在數(shu)(shu)學(xue)(xue)研究方面的成(cheng)就,主要有尖錐(zhui)術(shu)、垛(duo)積(ji)術(shu)和素數(shu)(shu)論(lun)三(san)項。尖錐(zhui)術(shu)理論(lun)主要見于(yu)《方圓闡幽》、《弧矢啟(qi)秘》、《對數(shu)(shu)探源》三(san)種(zhong)著作,成(cheng)書年代(dai)約為1845年,當(dang)時解(jie)析幾何(he)與微積(ji)分學(xue)(xue)尚未(wei)傳入(ru)中國。李善蘭創立(li)的“尖錐(zhui)”概念(nian),是一種(zhong)處理代(dai)數(shu)(shu)問題的幾何(he)模(mo)型,他對“尖錐(zhui)曲線”的描述實質(zhi)上相當(dang)于(yu)給出了直(zhi)線、拋(pao)物線、立(li)方拋(pao)物線等方程(cheng)。
他創造的“尖(jian)錐(zhui)(zhui)求積(ji)術”。相當于冪函(han)數(shu)(shu)的定積(ji)分公式(shi)(shi)(shi)(shi)和逐項積(ji)分法則(ze)。他用“分離(li)元數(shu)(shu)法”獨立地得(de)出了二項平方根的冪級(ji)數(shu)(shu)展(zhan)(zhan)開(kai)式(shi)(shi)(shi)(shi)結(jie)合“尖(jian)錐(zhui)(zhui)求積(ji)術”,得(de)到了π的無窮級(ji)數(shu)(shu)表達式(shi)(shi)(shi)(shi)。各種三(san)角函(han)數(shu)(shu)和反三(san)角函(han)數(shu)(shu)的展(zhan)(zhan)開(kai)式(shi)(shi)(shi)(shi),以及對數(shu)(shu)函(han)數(shu)(shu)的展(zhan)(zhan)開(kai)式(shi)(shi)(shi)(shi)。
在(zai)使用(yong)微積(ji)(ji)分方(fang)法處(chu)理(li)數(shu)學問(wen)題方(fang)面取得了(le)創造性的(de)(de)成就。垛積(ji)(ji)術(shu)理(li)論(lun)主要見于(yu)《垛積(ji)(ji)比(bi)類》,寫于(yu)1859~1867年間,這是(shi)有(you)關高階等差(cha)級數(shu)的(de)(de)著(zhu)(zhu)作。李善(shan)蘭(lan)從研究(jiu)中(zhong)國傳(chuan)統(tong)的(de)(de)垛積(ji)(ji)問(wen)題入手,獲得了(le)一(yi)(yi)些相當于(yu)現代組合數(shu)學中(zhong)的(de)(de)成果。例如,“三角垛有(you)積(ji)(ji)求高開方(fang)廉(lian)隅表”和“乘方(fang)垛各廉(lian)表”實質上就是(shi)組合數(shu)學中(zhong)著(zhu)(zhu)名(ming)的(de)(de)第(di)一(yi)(yi)種斯特林(lin)數(shu)和歐拉數(shu)。馳名(ming)中(zhong)外的(de)(de)“李善(shan)蘭(lan)恒等式(shi)”。
自20世紀30年代以(yi)來,受到國際數(shu)(shu)學界的(de)普(pu)遍關注和贊賞(shang)。可(ke)以(yi)認(ren)為,《垛積比(bi)類》是早(zao)期組合(he)論的(de)杰作(zuo)。素(su)數(shu)(shu)論主要見于《考(kao)數(shu)(shu)根法》,發表于1872年,這是中國素(su)數(shu)(shu)論方面最早(zao)的(de)著作(zuo)。在判別一個自然數(shu)(shu)是否為素(su)數(shu)(shu)時(shi),李(li)善蘭(lan)證明了(le)著名的(de)費馬素(su)數(shu)(shu)定(ding)理(li),并指出(chu)了(le)它的(de)逆定(ding)理(li)不(bu)真。
李(li)善蘭對經典(dian)力(li)學在中(zhong)國的(de)傳播作出(chu)卓越的(de)貢獻。他將英(ying)國人W.胡威立的(de)《初等力(li)學教程(cheng)》(1833年第(di)2版(ban))筆譯(yi)(經艾(ai)約瑟口(kou)述)為中(zhong)文,1859年由上海墨海書館以(yi)《重(zhong)學》的(de)書名(ming)出(chu)版(ban),共20卷。這(zhe)是第(di)一本系統介紹(shao)力(li)學的(de)中(zhong)譯(yi)本。
李(li)善(shan)(shan)蘭在《重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)》一書(shu)所寫的(de)(de)(de)(de)序言中(zhong)。特別強調了動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)內容:“推其(qi)(qi)暫如飛炮擊敵,動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)也(ye);推其(qi)(qi)久如五星繞(rao)太陽(yang)、月繞(rao)地(di),動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)也(ye)。”“動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)之率凡(fan)三:曰力(li)、曰質、曰速(su)(su)。力(li)同(tong),則(ze)(ze)質小者(zhe)(zhe)(zhe)速(su)(su)大(da),質太者(zhe)(zhe)(zhe)速(su)(su)小;質同(tong),則(ze)(ze)力(li)小者(zhe)(zhe)(zhe)謎小,力(li)大(da)者(zhe)(zhe)(zhe)速(su)(su)大(da)。”“動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)所推者(zhe)(zhe)(zhe)力(li)生(sheng)速(su)(su)。凡(fan)物(wu)不能自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong),力(li)加之而(er)(er)動(dong)(dong)(dong)(dong),若(ruo)動(dong)(dong)(dong)(dong)后(hou)不復加力(li),則(ze)(ze)以平速(su)(su)動(dong)(dong)(dong)(dong);若(ruo)動(dong)(dong)(dong)(dong)后(hou)恒加力(li),則(ze)(ze)以漸加速(su)(su)動(dong)(dong)(dong)(dong)。”“凡(fan)物(wu)旋(xuan)動(dong)(dong)(dong)(dong),必環重心,地(di)動(dong)(dong)(dong)(dong)是(shi)也(ye)。二物(wu)相(xiang)(xiang)(xiang)連而(er)(er)相(xiang)(xiang)(xiang)繞(rao),必環公重心,月地(di)相(xiang)(xiang)(xiang)攝而(er)(er)動(dong)(dong)(dong)(dong)是(shi)也(ye)。“李(li)善(shan)(shan)蘭與偉烈亞力(li)合譯(yi)(yi)英國(guo)(guo)(guo)天(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家J.F.赫(he)歇耳(1792~1871)所著《天(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)綱要》一書(shu)。中(zhong)譯(yi)(yi)本名為(wei)《談天(tian)》,于1859年刊行(xing)。李(li)善(shan)(shan)蘭執(zhi)筆時(shi)作了刪略(lve)。該書(shu)不僅把(ba)近代天(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)第一次(ci)系統(tong)地(di)介紹到(dao)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)。而(er)(er)且引進(jin)了有(you)關萬有(you)引力(li)的(de)(de)(de)(de)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)說和天(tian)體力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)內容。有(you)些力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)專(zhuan)門(men)術(shu)語(yu)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)文(wen)譯(yi)(yi)名,如攝動(dong)(dong)(dong)(dong)、章動(dong)(dong)(dong)(dong)等。最早見于《談天(tian)》。此后(hou),李(li)善(shan)(shan)蘭又著手翻譯(yi)(yi)I.牛頓的(de)(de)(de)(de)《自(zi)然哲學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)數學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)原理》,雖然書(shu)沒譯(yi)(yi)完(wan),譯(yi)(yi)稿后(hou)也(ye)遺失,但自(zi)李(li)善(shan)(shan)蘭把(ba)牛頓力(li)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)介紹到(dao)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)后(hou),西方(fang)近代科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)思想(xiang)體系、觀點和方(fang)法,以及近代科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)史上(shang)的(de)(de)(de)(de)若(ruo)干成就才為(wei)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)者(zhe)(zhe)(zhe)所運新(xin)熟悉,同(tong)時(shi)也(ye)激起(qi)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)者(zhe)(zhe)(zhe)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習(xi)自(zi)然科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)熱情。
李(li)善蘭在(zai)所著《火器真訣》中按照(zhao)不計空氣阻力拋射(she)體在(zai)平面或斜(xie)面上射(she)程的(de)公(gong)式(shi),提出彈(dan)道(dao)學(xue)的(de)圖解(jie)方法。這些結果雖然(ran)低于(yu)當(dang)時歐洲彈(dan)道(dao)學(xue)水(shui)平,但反映了自(zi)然(ran)科(ke)學(xue)由(you)引進到(dao)消(xiao)化的(de)過(guo)程。