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万小廉、张辉祖、冯桂芬、吴子根等。李锐妻龚氏早亡,续娶张氏、章氏,
皆无嗣。四娶薛氏,生子可玖,李锐殁时还在襁褓之中。李可玖聪颖好学,
道光年间补为学生员,不幸于中年游皖江时因舟覆而淹死。
李锐生当清代乾嘉时代。这一时期,清政府对外采取了闭关政策,西
洋科学知识不能再如明末清初那样大量地输入;同时,由于满族统治阶级
对汉族知识分子采取高压政策,屡次掀起文字狱,遂使一般知识分子只好
埋头于故纸堆中,在古代经籍中寻求学问的出路,这就是以考据和复古为
特征的乾嘉学风兴起的时代背景。李锐的业师钱大昕,以及后来他所接触
的阮元,都是乾嘉学派江浙圈子中的核心人物;至于他本人和焦循、汪莱、
张敦仁、李潢、沈钦裴等,都是乾嘉学派在天文、数学领域中的杰出代表。
乾嘉学派虽然以复兴古学相标榜,但由于他们讲求考据的方法,用分
析、归纳的逻辑推理来研究古代经籍,因而在学术上取得了超越前代的成
就。在天文、数学领域,他们的成果也表现在两个方面:一是对古典天文、
数学工作的整理与挖掘;二是运用较科学的研究方法,在某些经典课题上
繁衍出新的成果。李锐在这两方面都做了杰出的工作。
李锐的主要著作,都被收集在《李氏算学遗书》之中。该书初刊于嘉
庆年间,共18 卷11 种,其子目为:《召诰日名考》、《三统术注》、《四
分术注》、《乾象术注》、《奉元术注》、《占天术注》、《日法朔余强
弱考》、《方程新木草》、《勾股算术细草》、《弧矢算术细草》、《开
方说》。此外,他还著有《测圆海镜细草》、《海岛算经细草》、《缉古
算经细草》、《补宋金六家术》、《回回历元考》等书。
除了以上著作之外,他还是《畴人传》一书的设计者和主要执笔人。
《畴人传》以历法沿革为主线,以人为纲目,共录自远古至当时的中外历
算家316 人。其文体则分为“传”、“论”两部分:“传”主要由原始文
献荟萃而成,“论”则是作者对传主的简短评语。这是中国历史上第一部
专为科学家立传的著作,所收材料大体能反映中国古代天文、数学发展的
面貌。作为该书名义上编者的阮元,提到其编纂过程时说自己“供职内外,
公事频繁”,而“元和学生李锐暨台州学生周治平力居多”。类似的话他
在为罗士琳《畴人传续》写的序言和应李锐子可玖写的“李尚之传”中也
都一再重复。阮元以地方长官的身分办学刻书,冠其名出版的《经籍纂诂》、
《十三经注疏》,《皇清经解》等无不出自其幕宾之手,此情自可推衍到
《畴人传》上。阮氏自称“本昧于天算”,又认定李锐“深于天文算术,
江以南第一人也”,自然会将这部书的具体工作委托给这位精通天算的幕
宾来干。从该书的具体内容来看,其中“张寿之”、“刘洪”、“马显”、
“吴昭素”、“周琮”、“刘孝荣”、“卫朴”、“姚舜辅”、“蒋友仁”、
“王孝通”、“李德卿”、“谭玉”、“杨级”、“耶律履”、“贝琳”
等传都与李锐有关著作中的文字完全相同;“虞■”、“王处讷”等传中
还可见“李尚之锐曰”等字样,因而华衡芳《学算笔谈》认为:“(《畴
人传》)正传成于阮氏,实为元和李氏手笔。”
李锐对方程论的兴趣发轫于对李冶、秦九韶等宋元数学家著作的整
理,但直接的导因却是汪莱对各类数字方程是否仅有一个正根的讨论。他
在“衡斋算学第五册跋”中提出的三例本是对汪氏96 条“可知”与“不可
知”的归纳,其第一例相当于说系数序列有一次变号的方程只有一个正根,
第三例相当于说系数序列有偶数次变号的方程不会只有一个正根。它们与
16 世纪意大利数学家G·卡尔达诺(Cardano)提出的两个命题极为相似。
在《开方说》卷上之中,李锐则给出了更一般的陈述:“凡上负、下正,
可开一数”,“上负、中正、下负,可开二数”,“上负、次正、次负、
下正,可开三数或一数”,“上负、次正、次负、次正,下负,可开四数
或二数”。推而广之,他的意思相当于说:(实系数)数字方程所具有的
正根个数等于其系数符号序列的变化数或比此数少2(精确的陈述应为“少
一个偶数”)。这一认识与R·笛卡儿(Descartes)于1637 年提出的一
条关于判断方程正根个数的符号法则是不分轩轾的。除了关于方程正根个
数判定的符号法则之外,《开方说》中还有其他许多重要成果:他将正根
以外的适合方程的解称之为“无数”,指出“凡无数必两,无一无数者”;
他在整数范围内讨论了二次方程和双二次方程无实根的判别条件;他引进
了负根和重根的概念;充实完善了宋元算家关于诸如倍根变换、缩根变换、
减根变换、负根变换之类的方程变形法;创造了先求出一根的首位再由变
形方程续求其余位数字乃至其余根的“代开法”。这些内容标志着他在方
程论领域的工作突破了中国古典代数学的窠臼,成为清代数学史上一个引
人注目的理论成果。
李锐对天文历法的研究体现了强烈的数理倾向,其代表工作就是《日
法朔余强弱考》中关于古代调日法的研究。调日法是中国古代天文学家以
分数来渐近表示朔望月长度的一种数理方法,但是“元明以来畴人子弟罔
识古义,竟无知其说者”。对于《宋书·律历志》中“宋世何承天更以四
十九分之二十六为强率,十七分之九为弱率,于强弱之际以求日法”这一
记载,李锐是元代以后第一个予以重视并给出了正确解释的学者。他指出:
分别以
26
和
9
为强、弱率,何承天将朔望月的奇零部分表示为
49 17
26×15 + 9×1 399
49×15 + 17×1
=
752
,分母、分子则分别称为“日法”、“朔余”。以此
为契机,李锐又对古代51 家历法所提供的数据进行考核,企图将每一历法
的日法、朔余值表示成上述强、弱二率带权加成的形式,并以此来判断其
与调日法有无关系。从现代数学的观点来看,这一设计是有问题的,因为
位于26 和9 之间的任何一个分数实际上都可以表示成它们二者的带权加成
49 17
形式,而许多历法的数据恰好满足这一条件,但这些数据很可能与调日法
无关。同时,由于精度所限和运算上的繁复,古代天文学家也不大可能全
都用这种累乘累加的方法来确定日法和朔余。李锐大约感到了后一困难,
他又创造了一种“以日法求强弱(数)”的方法,其目的仍然是把朔余与
26 9
日法的比值表示为
49
和
17
的带权加成。若以A表示日法,和分别表示xy
强、弱二数,李锐的“以日法求强、弱(数)”,相当于求解二元一次不
定方程
49x+17y=A。
其术文提供了一种依赖于求一术的简便算法,从而在中国数学史上第一次
沟通了不定方程和同余式组理论之间的关系。
李锐对古代天文、数学资料非常重视,“每得一书,其有历数者必广
搜博采,穷幽极微”。他对太初、三统、四分等历的上元积年数据进行核
算后得出了三者一脉相承的结论;他据宋代王■《易学》考察五代以后诸
历的岁实,解开了钱大昕关于《太乙统宗宝鉴》中数据来源的困惑;他在
《回回历元考》中正确地指出关于回历积年的不同说法系由于存在着太
阳、太阴两种纪年方式所致,这些都是有见地的结论。他在《勾股算术细
草》中利用图验法夹证明勾股定理,在《方程新术草》中解释刘徽的方程
新术,后来都被李潢采纳到其《九章算术细草图说》一书之中,成为后世
学者了解刘徽思想的钥匙。他在北京参加考试后的第二天就“与云门(指
李潢)先生书论合盖容圆”,据此可以断定李潢关于牟合方盖和祖■工作
的解说中也有李锐贡献的意见。李锐对《算经十书》和宋元数学名著的整
理也极大地激发了乾嘉时代学子们对中国传统数学的热情。
尽管在学术上取得了辉煌的成就,李锐的生活却经常处于贫困境地。
他没有固定的经济来源,主要是为人家当幕宾,以维系家庭生活和从事学
术活动的费用。他嗜书如命,但是由于自己买不起书,不得不靠借书和抄
书来获得珍贵的资料。但是他却能够安贫乐道,在逆境中顽强地坚持天文
和数学研究。他接到汪莱《衡斋算学》第五册时,正值妻亡子殇,而他本
人独客西子湖畔苏小小墓侧,其状“酸楚不可言”。关于符号法则的最初
探索就是在这样的环境下开始的。李锐虽然长年周旋于达官显贵们之间,
但他对名利并不十分介意:在阮元幕府时,“时有吴澹川刻《南野堂笔记》,
尚之长揖乞其去己名”。四方学者“凡有诘者,锐悉详告无隐”。他的每
部著作完成之后,都要先送给学术知己看,即使别人采纳了他的成果,他
也不在乎。钱大昕、张敦仁、阮元、李潢等人的著作中就都有一些是李锐
的研究心得。他热心扶植后学,总是把自己研究的最新成果教授给弟子们。
他的《勾股算术细草》最初就是为许云庵、万小廉两人写的讲义;《开方
说》则是在教授黎应南的过程中随时讲解随时修改完善的。
李锐的学术思想与乾嘉学派的宗旨密切相关。还在学徒期间,钱大昕
就告诫他:“数为六艺之一,由艺以明道,儒者之学也。”从而使他认识
到:“自世之学者卑无高论,习于数而不达于理,囿于今而不通乎古,于
是儒林之实学,遂下同于方技,虽复运算如飞,下子不误,又何足贵乎!”
(李锐,《三统术衍钤》跋)可见他�