原创 梁耀华 集邮家
2025年03月12日 16:49 湖北
数学是自然科学的基础,也是重大技术发展的基础。意大利天文学家、物理学家、欧洲近代自然科学创始人伽利略说:“大自然的语言是数学。”英国哲学家、自然科学家、实验科学先驱培根说:“数学是打开科学大门的钥匙。”德国数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家高斯说:“数学是科学的王后,算术是数学的王后。”经国际数学联盟发起,2019年11月26日,联合国教科文组织第40届大会宣布,将每年3月14日定为国际数学日(注:3.14是最接近圆周率π数值的数字,故国际数学日也被昵称为“π日”)。
2025年3月14日是第6个国际数学日,中国邮政定于当天发行2025-4《数学之美》特种邮票一套4枚,名称分别为“圆周率”“勾股定理”“欧拉公式”“莫比乌斯带”。
下面,我们来盘点一下新中国邮资票品上曾多次表现或出现过的数学元素,包括数学家、数学活动、数学计算、数学工具、数学教学和学习等(按照发行时间顺序)。
Ⅰ.中外数学家
● 纪25(4-2)“哥白尼”邮票
1953年12月30日发行纪25《四位世界文化名人》纪念邮票一套4枚,其中第2图为“波兰天文学家哥白尼”。哥白尼(1473-1543年),欧洲文艺复兴时期的波兰天文学家和数学家。其数学成就主要体现在将数学广泛应用于天文学研究中,成为支撑他建立“日心说”的基础。如,在其著作《天体运行论》中,第二卷全是数学公式和相关数学原理。他首创平面三角和球面三角的演算方法,以三角学论证了天体运行的基本规律;第三卷中,他用数学语言描述地球运动,精确算出恒星年时间为365天6小时9分40秒(与现在的精确值只有百万分之一的误差);他还推算出月球到地球的平均距离为地球半径的60.30倍(与现在的精确值只有万分之五的误差)。此外,他开发了一种近似方程解的方法,运用于天文计算中。
● 纪33(4-1)“张衡”邮票
1955年8月25日发行纪33《中国古代科学家(一)》纪念邮票一套4枚;1956年1月1日发行该套邮票的小型张一套4枚(图案分别与4枚邮票相同)。其中第1图为东汉杰出的天文学家、数学家、发明家、地理学家、文学家张衡(78-139年)。其重要的数学著作是《算罔论》。他给立方体定名为质、球体定名为浑,研究了立方体及其内接球的体积之比,并推算出圆周率的近似值为10的平方根,这一成果比印度和阿拉伯数学家早了500多年。他将数学广泛应用于天文学研究,以数学方法解释天文现象。
● 纪33(4-2)“祖冲之”邮票
纪33《中国古代科学家(一)》纪念邮票和小型张第2图为南北朝数学家祖冲之(429-500年)。他通过“割圆术”计算出圆周率的真值在3.1415926和3.1415927之间,精确到了小数点后第7位,后人将这一精确推算值命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。该纪录直到15世纪才被阿拉伯数学家卡西打破。
● 纪33(4-3)“僧一行”邮票
纪33《中国古代科学家(一)》纪念邮票和小型张第3图为唐代天文学家、数学家僧一行(本名张遂,683-727年)。其数学成就主要是创造了世界上最早的不等间距二次内插法公式,将数学与天文学紧密结合,为历法推算提供了重要理论基础。他将这一方法运用于《开元大衍历》的编制过程,解决了传统历法中均匀分段的误差问题,标志着中国古代历法科学的高峰。
● 纪92(8-5)“沈括”邮票
1962年12月1日发行纪92《中国古代科学家(二)》纪念邮票一套8枚,其中第5图为北宋科学家、政治家、数学家沈括(1031-1095年)。其代表作是百科全书式的科技名著《梦溪笔谈》。他的数学成就主要是创立了“隙积术”和“会圆术”。前者运用类比和归纳方法,把不连续个体的累积数化为连续整体数值来求解,发展了等差级数求和问题,推进到高阶等差级数求和的新阶段;后者通过弦和矢的长度求弧长,促进了平面几何的发展,为中国球面三角学的发展作出了重要贡献。
● 纪92(8-7)“郭守敬”邮票
纪92《中国古代科学家(二)》纪念邮票第7图,为元代天文学家、数学家、水利专家、仪器制造家郭守敬(1231-1316年)。他在数学方面的成就,主要体现为在修订《授时历》过程中对计算方法的重大创造与革新。如,废除“上元积年法”,改用至元十八年(1281年)天正冬至为主要起算点,由此建立起一套天文常数系统;以365.2425日为一年,与现今通用的公历仅相差25.92秒,是当时世界上最先进的历法之一,比西方格里高利历早了约300年;以“万分”为日法,使天文数据的表达更为简洁合理;发明“招差法”(即三次差内插法),是数据处理和计算数学上的一大进步,比牛顿提出的内差公式早了近400年;发明“弧矢割圆术”,为球面三角学的发展奠定了基础。
● J36“爱因斯坦”邮票
1979年3月14日发行J36《纪念爱因斯坦诞辰100周年》纪念邮票一套1枚,主图为爱因斯坦的素描肖像和质能方程E=mc²。阿尔伯特·爱因斯坦(1879-1955年),美国、瑞士双国籍的犹太裔物理学家,被公认为继伽利略、牛顿之后最伟大的物理学家,同时也是一位数学家。其数学成就主要体现在对现代物理理论的数学框架构建中,如:通过引入黎曼几何和张量分析,将引力场描述为时空曲率,建立了广义相对论的数学模型;在狭义相对论中,通过洛伦兹变换统一了时间和空间,提出四维时空(闵可夫斯基时空)的数学描述,推导出质能方程,揭示了质量与能量的等价性;提出“爱因斯坦标记法”,极大简化了广义相对论中的复杂计算,成为现代物理学和工程学中广泛使用的工具;利用玻尔兹曼统计方法解释光电效应,为量子理论的早期发展提供了关键数学支持。
● J58(4-1)“徐光启”邮票
1980年11月20日发行J58《中国古代科学家(三)》纪念邮票一套4枚,其中第1图为明代科学家、政治家、数学家徐光启(1562-1633年)。他与利玛窦共同翻译了古希腊数学家欧几里得的著作《几何原本》前6卷,是最早把欧洲数学引入中国的第一人,改变了中国数学的发展方向,并创造了“点”“线”“直线”“曲线”“平行线”“角”“直角”“锐角”“钝角”“三角形”“四边形”等数学新术语。徐光启提出“度数之学”的思想,强调了数学在实际应用中的重要性。他还撰写了《勾股义》和《测量异同》两书,进一步推动了数学在我国的传播和应用。
● T84“黄帝陵”邮票
1983年4月5日发行T84《黄帝陵》特种邮票一套3枚,名称分别为“黄帝陵”“人文初祖殿”“轩辕柏”。人文初祖黄帝不仅是卓越的政治家和部落领袖,还是杰出的数学家,被普遍认为是中国古代数学的鼻祖之一。东汉著名数学家徐岳在其专著《数术记遗》中说:“黄帝为法,数有十等,及其用也,乃有三焉。”意思是黄帝发明并确立了数的记法和用法。魏晋著名数学家刘徽在《九章算术注序》中肯定了伏羲对数学的始作之功后,接着写道:“暨于黄帝神而化之、引而伸之,于是建历纪、协律吕,用稽道原,然后两仪四象精微之气可得而效焉。”意思是黄帝在继承伏羲的数学传统的基础上,有了进一步“神而化之、引而伸之”的发展。
● J149(4-4)“华罗庚”邮票
1988年4月28日发行J149《中国现代科学家(一)》纪念邮票一套4枚,其中第4图为“数学家华罗庚”。华罗庚(1910-1985年),数学家、中科院院士、美国国家科学院外籍院士、第三世界科学院院士、联邦德国巴伐利亚科学院院士,中国解析数论、矩阵几何学、典型群、自守函数论等多方面研究的创始人和开拓者,被誉为“中国现代数学之父”。国际上以其命名的数学科研成果有“华氏定理”“怀依-华不等式”“华氏不等式”“布劳威尔-加当-华定理”“华氏算子”“华-王方法”等。
● JP29“伽利略”纪念邮资片
1991年9月16日发行JP29《伽利略发现“惯性质量和引力质量等价”400周年》纪念邮资片一套1枚,邮资图为伽利略头像,片图为比萨斜塔。伽利略·伽利雷(1564-1642年),意大利天文学家、物理学家、数学家,欧洲近代自然科学的创始人,被誉为“观测天文学之父”“现代物理学之父”“科学方法之父”“现代科学之父”。他将数学与物理学紧密结合,通过数学模型解释自然现象,为现代科学方法论奠定了基础,如:提出物体下落距离与时间平方成正比的数学关系,发现了自由落体定律;推导出物体在无外力作用下保持静止或匀速直线运动的数学表达,为牛顿第一定律(惯性定律)提供了理论雏形;在《两种新科学对话》中,使用几何学和代数方法分析斜面运动与抛物线轨迹,开创了物理现象的数学建模先例;提出在惯性系中物理规律具有相同的数学形式,奠定了经典力学框架下的相对性思想;主张通过数学推导而非经验哲学解释自然,促使科学从定性转向定量研究;运用几何学原理分析天体的运动规律。
● 1992-19(4-1)“熊庆来”邮票
1992年11月20日发行1992-19《中国现代科学家(三)》纪念邮票一套4枚,其中第1图为“数学家熊庆来”。熊庆来(1893-1969),数学家、教育家、中国现代数学先驱、中国函数论主要开拓者之一。他所定义的“无穷级函数”,国际上称为“熊氏无穷数”。
● 2000-20(6-5)“墨子”、(6-6)“荀子”邮票
2000年11月11日发行2000-20《古代思想家》纪念邮票一套6枚,其中第5图为“墨子”、第6图为“荀子”。墨子(前476或480年-前390或420年),春秋末期至战国初期思想家、教育家、科学家、数学家、军事家,墨家学派创始人和主要代表人物。数学成就主要体现在《墨经》中以理性思维对几何学、数理逻辑及十进位值制的系统阐述,其数学思想超越了同时期的希腊,如:创立了一系列几何学基本概念,形成从点到体的完整几何结构认知;首次总结了十进制记数法,并对位值制概念进行了阐述。荀子(约前313年-前238年),战国晚期思想家、哲学家、教育家、数学家,儒家学派代表人物。其数学成就主要体现在《荀子》中对数学重要性的认识、数学应用的具体实例以及数学思想和方法上;记载的整数范围从1到兆(即100万),并包含了间接表达分数的形式。
● PP31“黄帝”普资片
2001年4月4日发行PP31《人文初祖-黄帝》普通邮资片一套1枚,邮资图为黄帝石刻像。黄帝是我国古代数学的鼻祖之一(详见前述关于T84《黄帝陵》邮票的介绍)。后于2007年7月10日发行PF195《郑州炎黄二帝塑像》普通邮资封一套1枚,邮资图为炎黄二帝塑像, 本文不再单列另述。
● 2002-18(4-2)“刘徽”邮票
2002年8月20日发行2002-18《中国古代科学家(四)》纪念邮票一套4枚,其中第2图为“魏晋时期数学家刘徽”。刘徽(生卒年不详),魏晋时期著名数学家,中国古典数学理论的奠基者之一。他是我国最早明确主张用逻辑推理方式来论证数学命题的人,在中国数学史上作出了极大贡献,其杰作《九章算术注》和《海岛算经》是中国最宝贵的数学遗产。他首创“割圆术”,科学地求出了圆周率π≈3.1416的结果。
● PF126“郭守敬”普资封
2004年9月8日发行PF126《古代科学家郭守敬塑像》普通邮资封一套1枚。郭守敬在数学方面的主要成就,详见前述关于纪92(8-7)“郭守敬”邮票的介绍。
● JP127“世界物理年”纪念邮资片
2005年2月26日发行JP127《2005世界物理年》纪念邮资片一套1枚,邮资图为2005世界物理年徽志,片图为爱因斯坦头像和质能方程。爱因斯坦在数学方面的主要成就,详见前述关于J36“爱因斯坦”邮票的介绍。
● 2019-17(5-2)“伏羲”、(5-6)“大禹”邮票
2019年8月6日发行2019-17《中国古代神话(二)》特种邮票一套6枚,其中第2图为“伏羲画卦”、第6图为“大禹治水”。华夏民族人文先始伏羲创立八卦,开启了中华民族的文化之源。《汉书·律历志》记载:“自伏羲画八卦,由数起。”刘徽在其著作《九章算术注序》开头就写到:“昔在包牺氏(即伏羲氏)始画八卦,以通神明之德,以类万物之情,作九九之术以合六爻之变。”表明我国古代数术和算术发端于伏羲画八卦的《周易》,因此伏羲被广泛认为是中国传统数学的创始者。夏朝开国君主禹,在治水过程中使用“规矩”“准绳”等测量工具并进行数学计算,也被认为是我国古代数学的发明者之一。美国教科书《世界历史:互动模式》中写道:“它(夏朝)的领导者是一位工程师和数学家,名叫禹。”
● 2019-26(6-2)“黄宗羲”、(6-5)“戴震”邮票
2019年10月7日发行2019-26的《古代思想家(二)》纪念邮票一套6枚,其中第2图为“黄宗羲”、第5图为“戴震”。黄宗羲(1610-1695年),明末清初经学家、地理学家、天文历算学家、思想家、史学家、文学家、教育家、自然科学家,同时也是一位在数学领域、特别是几何学方面有着显著成就的数学家。他纠正了朱熹《壶说书》中的相关错误,分析了明朝流算盘与《数术记遗》中记载的计算器的区别,并对乡射侯制进行了详细数学分析。戴震(1724-1777年),清代著名哲学家、思想家、考据学家和经学家,同时也是一位数学家。他年轻时曾著算学书《筹算》(后改题为《策算》)。其数学成就主要体现在几何学方面,提出了相似三角形对应边成比例的性质,撰写了数学著作《勾股割圆记》等。其研究方法和学术成就对后来的学术思潮产生了深远影响,被誉为“18世纪中国百科全书式”的学者。
● 2020-20(4-4)“陈景润”邮票
2020年9月19日发行2020-20《中国现代科学家(八)》纪念邮票一套4枚,其中第4图为“数学家陈景润”。陈景润(1933-1996年),中科院院士、数学家,主要从事解析数论方面的研究。他在哥德巴赫猜想研究方面取得了国际领先成果(陈氏定理),是重要的数论方法——筛选理论的“光辉顶点”,被称为哥德巴赫猜想第一人。
● 2022-20(4-3)“吴文俊”邮票
2022年9月7日发行2022-20《中国现代科学家(九)》纪念邮票一套4枚,其中第3图为“数学家吴文俊”。吴文俊(1919-2017年),数学家、中科院院士、中科院数学与系统科学研究院研究员。其研究工作涉及数学的诸多领域,主要成就表现在拓扑学和数学机械化方面。其中最著名的是“吴示性类”与“吴示嵌类”的引入以及“吴公式”的建立,至今仍被国际同行广泛引用。
Ⅱ.数学活动
● JP22“数学奥林匹克”纪念邮资片
1990年7月11日发行JP22《第31届国际数学奥林匹克 1990·北京》纪念邮资片一套1枚,邮资图为竞赛标志及五色和平鸽,片图为不同肤色的参赛学生及解题。本届比赛于1990年7月8-19日在北京举行。
● JP108“数学家大会”纪念邮资片
2002年8月20日发行JP108《2002年国际数学家大会》纪念邮资片一套1枚。邮资图为大会会徽(取自最早对勾股定理进行证明的三国时期数学家赵爽创制的“勾股圆方图”,即“赵爽弦图”),片图为我国古代数学领域的重要成果和算筹及阿拉伯数字等。本次大会于2002年8月20-28日在北京举行,是100多年来中国首次主办国际数学家大会,也是发展中国家首次主办这一大会。
Ⅲ.数学计算、数学工具、数学教学和学习
● 特54(12-11)“手巧心灵”邮票
1963年6月1日发行特54《儿童》特种邮票一套12枚(同时发行无齿邮票一套)。其中第11图“手巧心灵”表现了一位正在专心指算着“2+5=?”算术题的小女孩。
● T9(4-3)“开门办学”邮票
1975年3月8日发行T9《乡村女教师》特种邮票一套4枚。其中第3图“开门办学”表现了女教师在晒粮场上给小学生上珠算课的情景,只见磅秤旁的小黑板上有“……共增产多少?”的题目,4名小学生各用一把算盘在计算答案。算盘是一种手动操作的传统数学计算辅助工具,是起源于我国古代的一项重要发明。
● J8(16-13)“牧区小学”邮票
1976年2月20日起,分三次发行J8《胜利完成第四个五年计划》纪念邮票一套16枚。其中第13图“牧区小学”表现了藏族牧区小学正在上珠算课的情景,画面中的黑板上挂着一把大算盘。
● T18(5-4)“攀登科学高峰”邮票
1976年9月6日发行T18《工农兵上大学》特种邮票一套5枚。其中第4图“攀登科学高峰”,画面为工农兵学员正在利用我国第一台百万次集成电路电子计算机(150机)进行科学研究和数据计算的情景。150机是当时我国在科学计算、数据处理、自动控制等领域的重要数学工具。
● T125(4-3)“知识闪光,龙腾凤飞”邮票
1988年2月10日发行T125《农村风情》特种邮票一套4枚。其中第3图“知识闪光,龙腾凤飞”画面中,男少年正在阅读一本科技书,女少年则在用三角尺和笔绘制图案。三角尺是数学学习中的常用工具。
● 1999-16(4-3)“歌德巴赫猜想”邮票
1999年11月1日发行1999-16《科技成果》特种邮票一套4枚。其中第3图“歌德巴赫猜想的最佳结果”以数学家陈景润的侧面头像剪影为中心画面,上面叠印有陈景润1966年发表的关于哥德巴赫猜想的研究论文《表大偶数为一个素数及一个不超过两个素数的乘积之和》的开头部分;上方是“陈氏定理”公式。该研究成果成为哥德巴赫猜想研究上的里程碑。
● TP12(10-2)“天文历算”特种邮资片
2000年3月1日发行TP12《世纪交替 千年更始-中国古代科学技术》特种邮资片一套10枚。其中第2枚“天文历算”,邮资图和背面片图相同,画面中有“割圆术”图示、圆周率“π=3.1415926……”字样和算盘等数学元素。
● 2004-26(9-9)“清明上河图”邮票
2004年10月18日发行2004-26《清明上河图》特种邮票一套9枚。其中第9图画面中,“赵太丞家”药铺的柜台上放着一把串档算盘(见红箭头所指)。这是我国古画中首次出现算盘。
● 2012-25(2-1)“乘法九九口诀”邮票
2012年9月13日发行2012-25《里耶秦简》特种邮票一套2枚,其中第1图为“乘法九九口诀”。九九乘法口诀在我国至少存在了3000多年,是我国自古以来的算术基本功。
● 2014-19(2-2)“师恩难忘”邮票
2014年9月10日发行2014-19《教师节》纪念邮票一套2枚。其中第2图表达了“桃李满天下”的意涵,将教师的形象幻化成张开双臂的树干,用代表各个学科的图形表现“桃李”,其中墨绿色圆形中用勾股定理“a²+b²=c²”代表数学(见红箭头所指)。
● 2015-9“世界计量日”邮票
2015年5月20日发行2015-9《世界计量日》纪念邮票一套1枚。画面展现了古今中外多种计量工具和文物,其中有常用的数学工具——透明厘米直尺和360°全圆量角器(见红箭头所指)。
● 2016-8“全民阅读”邮票
2016年4月23日发行2016-8《全民阅读》特种邮票一套1枚。画面用上升的楼梯和敞开的窗子表现“书籍是人类进步的阶梯”“书籍——通过心灵观察世界的窗口,住宅里没有书犹如房间里没有窗户”的意涵;中部树枝上结满了各学科门类的果实,其中用三角尺和圆规代表数学(见红箭头所指)。
● 2016-13(2-1)“非遗”邮票
2016年6月11日发行2016-13《文化遗产日》纪念邮票一套2枚。第1图“非物质文化遗产”画面中,右上角为代表非遗项目“珠算”的算盘。
供稿:梁耀华
集邮家
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