李(li)(li)善蘭(lan)(lan),原名李(li)(li)心蘭(lan)(lan),字竟芳,號秋(qiu)紉,別號壬叔。出(chu)生于1811年(nian)1月(yue)22日,逝(shi)世于1882年(nian)12月(yue)9日,浙江海寧人,是中(zhong)國近代著名的數(shu)(shu)學、天文學、力學和(he)植(zhi)物學家(jia),創立了二次平方根(gen)的冪級數(shu)(shu)展開(kai)(kai)式,研究(jiu)各種三角(jiao)函(han)數(shu)(shu),反(fan)三角(jiao)函(han)數(shu)(shu)和(he)對數(shu)(shu)函(han)數(shu)(shu)的冪級數(shu)(shu)展開(kai)(kai)式(現(xian)稱“自然數(shu)(shu)冪求(qiu)和(he)公式”),這(zhe)是李(li)(li)善蘭(lan)(lan)也是19世紀中(zhong)國數(shu)(shu)學界最重(zhong)大的成就。
李(li)(li)善(shan)蘭(lan)(1811年(nian)(nian)1月(yue)22日—1882年(nian)(nian)12月(yue)9日)出身(shen)于讀(du)書世(shi)家,其先(xian)祖(zu)可(ke)上溯至南宋末年(nian)(nian)京都汴梁(今河南開封)人李(li)(li)伯(bo)翼。伯(bo)翼一(yi)(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)讀(du)書論道、不(bu)樂仕進。元初,其子(zi)李(li)(li)衍舉(ju)賢(xian)良方正,援朝請大夫嘉興路總管府(fu)同知(zhi)(zhi),全家定居海寧(ning)縣(xian)硤石鎮。500年(nian)(nian)來(lai),傳(chuan)宗(zong)接代至17世(shi)孫(sun),名叫(jiao)李(li)(li)祖(zu)烈,號虛谷(gu)先(xian)生(sheng)(sheng)(sheng),治(zhi)經學。祖(zu)烈初娶望海縣(xian)知(zhi)(zhi)縣(xian)許季溪的孫(sun)女(nv)為(wei)妻,不(bu)幸許氏(shi)早殤;繼娶妻妹填(tian)房(fang),又病故(gu)。后續弦(xian)崔(cui)(cui)氏(shi),系名儒崔(cui)(cui)景遠之女(nv)。崔(cui)(cui)氏(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)三(san)子(zi):心(xin)蘭(lan)(善(shan)蘭(lan))、心(xin)梅(mei)、心(xin)葵(kui),并(bing)一(yi)(yi)女(nv)。心(xin)梅(mei)亦通(tong)曉數學。李(li)(li)善(shan)蘭(lan)早年(nian)(nian)在家鄉(xiang)娶妻許氏(shi),無子(zi);晚年(nian)(nian)在北京納妾米氏(shi),仍未得子(zi);乃過繼外(wai)甥崔(cui)(cui)敬(jing)昌(chang)為(wei)嗣。敬(jing)昌(chang)字吟梅(mei),曾(ceng)任江海關文牘(du)。
李善蘭自幼(you)就讀于私塾,受到了良好的家庭教育。他資稟穎異,勤奮好學,于所(suo)讀之詩書,過目即能成(cheng)誦。
9歲時,李善蘭(lan)發現父親的書架上有一本中(zhong)國古(gu)代數學名著——《九章算術》,感到(dao)十分新奇有趣,從此迷上了數學。
14歲時,李善蘭又靠自(zi)學(xue)讀懂(dong)了歐幾里(li)得(de)《幾何原(yuan)本(ben)》前(qian)六(liu)卷,這(zhe)(zhe)是明末(mo)徐光啟(qi)(1562—1633)、利瑪竇(M.Ricci,1522—1610)合譯的(de)古希臘(la)數(shu)學(xue)名著。歐氏幾何嚴密的(de)邏輯體系,清晰的(de)數(shu)學(xue)推理,與偏(pian)重實用解法和計算(suan)(suan)技巧的(de)中國古代傳統數(shu)學(xue)思(si)路(lu)迥異,自(zi)有它的(de)特(te)色和長處。李善蘭在《九章算(suan)(suan)術》的(de)基礎(chu)上,又吸取了《幾何原(yuan)本(ben)》的(de)新思(si)想,這(zhe)(zhe)使他的(de)數(shu)學(xue)造(zao)詣(yi)日趨精深(shen)。
幾年后,作為州(zhou)縣的(de)生員,李善蘭到省府杭(hang)州(zhou)參加鄉試。因為他(ta)(ta)“于辭章(zhang)訓(xun)詁(gu)之學,雖皆涉獵,然好之總(zong)不(bu)及算學,故于算學用心極深”(李善蘭《則古(gu)昔(xi)齋算學》自序),結果八股文章(zhang)做得不(bu)好,落第。但他(ta)(ta)卻毫不(bu)介意,而(er)是(shi)利(li)用在杭(hang)州(zhou)的(de)機會,留意搜尋各種數學書籍(ji),買(mai)回了李冶的(de)《測(ce)圓海鏡》和戴(dai)震的(de)《勾股割圓記》,仔細(xi)研讀(du),使他(ta)(ta)的(de)數學水平有了更大提高。
海鹽人吳(wu)(wu)兆(zhao)圻《讀疇(chou)人書有感示李(li)壬叔》詩中說(shuo)(shuo):“眾(zhong)流匯一壑,雅志說(shuo)(shuo)算術(shu)(shu)。中西有派別,圓徑窮密率.”“三統探漢法(fa),余者難具悉(xi).余方好茲學,心志窮專一。”許(xu)祥(xiang)《硤川詩續(xu)鈔(chao)》注曰(yue):“秋塍(吳(wu)(wu)兆(zhao)圻)承(cheng)思亭先(xian)生家學,于夕桀、重差之術(shu)(shu)尤精.同里李(li)壬叔善蘭師(shi)事之。”看來,李(li)善蘭曾(ceng)拜吳(wu)(wu)兆(zhao)圻為(wei)師(shi),學習過數學。
李(li)(li)善蘭在(zai)(zai)故(gu)里(li)與蔣仁(ren)榮、崔德華等親朋好友組織(zhi)“鴛湖(hu)吟社(she)”,常(chang)游“東山(shan)別墅”,分韻唱和(he),其時曾利(li)用相似勾股形對(dui)應邊成比例的原(yuan)理測算過(guo)東山(shan)的高(gao)度。他的經學老師陳奐(huan)在(zai)(zai)《師友淵源記》中說他“孰習九數(shu)之術,常(chang)立表線,用長(chang)短式依節候以(yi)測日(ri)景,便易稽考”。余楙在(zai)(zai)《白岳(yue)詩(shi)話》中說他“夜嘗露坐山(shan)頂(ding),以(yi)測象緯躊次”。至今李(li)(li)善蘭的家鄉還流傳著他在(zai)(zai)新婚之夜探頭于閣樓窗外觀測星(xing)宿的故(gu)事。
1840年,鴉片戰(zhan)爭(zheng)爆發,帝國(guo)(guo)主義列(lie)強入侵中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)的(de)現(xian)實,激(ji)發了李善蘭(lan)科學(xue)救國(guo)(guo)的(de)思想。他(ta)說:“嗚呼!今(jin)歐羅(luo)巴各(ge)國(guo)(guo)日益強盛,為中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)邊(bian)患(huan)。推(tui)原其故(gu),制(zhi)器精也,推(tui)原制(zhi)器之精,算學(xue)明也。”“異日(中(zhong)(zhong)國(guo)(guo))人人習算,制(zhi)器日精,以(yi)威海外(wai)各(ge)國(guo)(guo),令震(zhen)攝(she),奉朝貢.”(李善蘭(lan)《重學(xue)》序)從此他(ta)在(zai)家鄉刻(ke)苦(ku)從事數(shu)學(xue)研究工作。
1845年前后,李善蘭(lan)在嘉(jia)興陸費家設館授徒,得以與(yu)江(jiang)浙一(yi)帶的學(xue)(xue)者(zhe)(主要是(shi)數學(xue)(xue)家)顧觀(guan)光(1799—1862)、張文(wen)虎(1808—1885)、汪曰(yue)楨(1813—1881)等(deng)人(ren)相識,他們經常(chang)在一(yi)起討論數學(xue)(xue)問題。此間,李善蘭(lan)有關于(yu)“尖錐術”的著作《方圓闡幽(you)》、《弧矢啟秘》、《對數探源》等(deng)問世。其后,又撰《四元解》、(麟德術解》等(deng)。
1851年(nian),李善蘭與(yu)(yu)著名數(shu)學(xue)(xue)家(jia)戴煦(1805—1860)相識.戴煦于1852年(nian)稱:“去歲獲交海昌(chang)壬(ren)叔(shu)(shu)李君,……緣(yuan)出予未竟殘(can)稿請正,而壬(ren)叔(shu)(shu)頗賞予余弧(hu)與(yu)(yu)切割二線互求之術,再四促(cu)成,今歲又寄(ji)扎詢(xun)及,遂(sui)謝(xie)絕繁冗(rong),扃戶(hu)抄(chao)錄,閱月乃竟.嗟乎(hu)!友朋之助,曷可少哉(zai)?”(戴煦《外切密(mi)率》自序)李善蘭與(yu)(yu)友人在學(xue)(xue)術上相互切磋,取長補短,他與(yu)(yu)數(shu)學(xue)(xue)家(jia)羅士琳(1774—1853)、徐有壬(ren)(1800—1860)也“郵遞問難,常朝覆(fu)而夕又至”(崔敬昌(chang)《李壬(ren)叔(shu)(shu)征(zheng)君傳(chuan)》)。
1852年夏,李善蘭(lan)到(dao)上海墨海書(shu)館,將自(zi)己的(de)數學(xue)著作給來(lai)華(hua)的(de)外(wai)國傳教士展閱、受到(dao)偉烈亞力(A.Wylie,1815—1887)等(deng)人的(de)贊(zan)賞(shang),從此(ci)開始了他與外(wai)國人合作翻譯(yi)西方科(ke)學(xue)著作的(de)生(sheng)涯(ya)。
李善蘭(lan)與偉(wei)(wei)烈(lie)亞(ya)力(li)翻譯(yi)的(de)第一部書,是(shi)歐幾里得《幾何原(yuan)本》后(hou)九卷.在譯(yi)《幾何原(yuan)本》的(de)同時(shi),他(ta)又與艾約瑟(J.Edkins,1823—1905)合(he)譯(yi)了(le)《重學(xue)(xue)(xue)》20卷。其后(hou),還與偉(wei)(wei)烈(lie)亞(ya)力(li)合(he)譯(yi)了(le)《談天》18卷、《代數學(xue)(xue)(xue)》13卷、《代微(wei)積拾級》18卷,與韋(wei)廉(lian)臣(chen)(A.William-son,1829—1890)合(he)譯(yi)了(le)《植物學(xue)(xue)(xue)》8卷。以上幾種書均于1857至(zhi)1859年間由上海(hai)墨(mo)海(hai)書館刊(kan)行(xing)。此外(wai),他(ta)還與偉(wei)(wei)烈(lie)亞(ya)力(li)、傅(fu)蘭(lan)雅(ya)(J.Fryer)合(he)譯(yi)過《奈端數理》(即牛頓(dun)《自然哲學(xue)(xue)(xue)的(de)數學(xue)(xue)(xue)原(yuan)理》),可惜沒(mei)有譯(yi)完,未能(neng)刊(kan)行(xing)。
1860年,李善(shan)蘭在江蘇(su)巡撫徐(xu)有壬幕下(xia)作幕賓.太(tai)平軍占領(ling)蘇(su)州后,他留在那兒的行(xing)篋,包括各(ge)種著作手稿(gao),散失以(yi)盡.從此他“絕意時事”,避(bi)亂上海,埋頭從事數學研(yan)究,重新(xin)著書立說。其間(jian),他與數學家吳嘉善(shan)、劉彝程等人(ren)都有過學術上的交往。
1861年(nian)(nian)秋,洋務派首(shou)領、兩江總督(du)曾國(guo)藩(1811—1872)在(zai)安(an)徽(hui)籌建(jian)安(an)慶內軍械所,并邀著名(ming)化(hua)學家徐壽(1811—1884)、數(shu)學家華蘅(heng)芳(1833—1902)入(ru)幕。李善蘭(lan)也于1862年(nian)(nian)被“聘入(ru)戎(rong)幄,兼主(zhu)書局(ju)”。他一到(dao)安(an)慶,就(jiu)拿出“印行無幾(ji)而板毀”于戰火的(de)《幾(ji)何原本》等數(shu)學書籍請求(qiu)曾國(guo)藩重印刊行,并推薦(jian)張(zhang)文(wen)虎、張(zhang)斯桂等人入(ru)幕。他們同住一處,經常進行學術(shu)討(tao)論,積極參(can)與洋務新政中有(you)關科學技術(shu)方面的(de)活(huo)動(dong)。
1864年(nian)夏,曾(ceng)國(guo)藩(fan)攻陷(xian)太平天(tian)國(guo)首(shou)都天(tian)京(jing)(今南京(jing)),李善蘭等也跟著到(dao)了南京(jing),他再次(ci)向曾(ceng)國(guo)藩(fan)提(ti)出刻印他所譯所著的數學書籍(ji),得到(dao)曾(ceng)國(guo)藩(fan)的支持和資助,于是有1865年(nian)金(jin)陵(ling)刊本《幾何原本》15卷和1867年(nian)金(jin)陵(ling)刊本《則古昔(xi)齋(zhai)算(suan)學》24卷問(wen)世.與此同時(1866),在南京(jing)開辦金(jin)陵(ling)機器局(ju)的李鴻章(1823—1901)也資助李善蘭重刻《重學》20卷并附《圓錐曲線(xian)說》3卷出版。
1866年(nian)(nian),在北京的京師(shi)同文(wen)館(guan)內添設了天文(wen)算(suan)學(xue)館(guan),廣東巡(xun)撫郭嵩燾(1817—1891)上(shang)疏舉(ju)薦(jian)李(li)善蘭為(wei)天文(wen)算(suan)學(xue)總教習,但(dan)李(li)善蘭忙于在南京出書,到1868年(nian)(nian)才北上(shang)就(jiu)任。從此他完全轉向于數學(xue)教育和研(yan)究(jiu)工作(zuo),直至(zhi)1882年(nian)(nian)去世。其間所教授的學(xue)生“先后(hou)約(yue)百余(yu)人(ren)(ren)。口講指畫(hua),十余(yu)年(nian)(nian)如(ru)一日。諸生以學(xue)有成效,或官外省,或使重洋(yang)”(崔(cui)敬昌《李(li)壬叔征君(jun)傳》),知名(ming)者(zhe)有席淦、貴榮、熊(xiong)方柏、陳(chen)壽田(tian)、胡(hu)玉麟、李(li)逢春等。晚年(nian)(nian),獲得(de)意門(men)生江槐庭、蔡錫勇二人(ren)(ren),即致函(han)華蘅芳,稱“近日之(zhi)事可喜者(zhe),無(wu)過于此,急(ji)欲告之(zhi)閣下也”。這(zhe)些(xie)人(ren)(ren)在傳播近代科學(xue)特(te)別(bie)是數學(xue)知識方面都起過重要作(zuo)用(yong)。
李善蘭到同文館后(hou),第二年(nian)(nian)(1869)即(ji)被“欽賜中(zhong)書(shu)科中(zhong)書(shu)”(從七品(pin)(pin)卿(qing)銜(xian)),1871年(nian)(nian)加內(nei)閣侍讀銜(xian),1874年(nian)(nian)升(sheng)戶部主(zhu)事,加六品(pin)(pin)卿(qing)員外銜(xian),1876年(nian)(nian)升(sheng)員外郎(五(wu)品(pin)(pin)卿(qing)銜(xian)),1879年(nian)(nian)加四品(pin)(pin)卿(qing)銜(xian),1882年(nian)(nian)授三品(pin)(pin)卿(qing)銜(xian)戶部正郎、廣東司行走(zou)、總(zong)理各國事務衙(ya)門章京。一時間,京師(shi)各“名公鉅卿(qing),皆折(zhe)節(jie)與(yu)之交,聲譽益噪”(蔣學堅《懷亭詩話(hua)》)。但他依然孜(zi)孜(zi)不(bu)倦從事同文館教學工(gong)作(zuo),并埋(mai)頭(tou)進行學術著述(shu),1872年(nian)(nian)發表(biao)《考數(shu)根法(fa)》,1877年(nian)(nian)演算《代數(shu)難題》,1882年(nian)(nian)去世前幾個月,“猶(you)手著《級數(shu)勾股》二卷,老(lao)而勤(qin)學如此(ci)”(崔敬(jing)昌(chang)《李壬叔(shu)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多年來的各種天算著作(zuo),計有《方(fang)圓(yuan)闡幽》1卷(juan)(juan)(juan)(1845)、《弧矢(shi)啟秘》2卷(juan)(juan)(juan)(1845)、《對數探源》2卷(juan)(juan)(juan)(1845)、《垛積比(bi)類(lei)》4卷(juan)(juan)(juan)、《四(si)元解(jie)(jie)》2卷(juan)(juan)(juan)(1845)、《麟(lin)德術解(jie)(jie)》3卷(juan)(juan)(juan)(1848)、《橢圓(yuan)正(zheng)術解(jie)(jie)》2卷(juan)(juan)(juan)、《橢圓(yuan)新術》1卷(juan)(juan)(juan)、《橢圓(yuan)拾遺》3卷(juan)(juan)(juan)、《火器(qi)真訣》1卷(juan)(juan)(juan)(1858)、《對數尖錐(zhui)變法(fa)釋》1卷(juan)(juan)(juan)、《級數回(hui)求》1卷(juan)(juan)(juan)、《天(tian)算或問》1卷(juan)(juan)(juan).《考數根(gen)法(fa)》則發(fa)表(biao)于1872年(nian)的《中西聞見錄》第二、三、四(si)號(hao)上。李善蘭的其他數學著述還有《測圓(yuan)海(hai)鏡(jing)(jing)解(jie)(jie)》、《測圓(yuan)海(hai)鏡(jing)(jing)圖表(biao)》、《九容圖表(biao)》、《粟布(bu)演草》、《同文(wen)館(guan)算學課藝》和(he)《同文(wen)館(guan)珠(zhu)算金躊針(zhen)》等多種。
李善(shan)蘭(lan)的(de)數(shu)學成就主要(yao)有尖錐術、垛積(ji)術、素數(shu)論三個(ge)方面。
道光間,陸續(xu)撰成《四元解》、《麟德術(shu)解》、《弧矢啟(qi)秘》、《方園闡幽》及《對(dui)數(shu)探(tan)源》等,聲名大起。咸豐初(chu)完成明末徐光啟(qi)、利(li)瑪竇(dou)未(wei)竟之業。又與偉(wei)烈亞力、艾約(yue)瑟等合譯(yi)《代(dai)微積拾級》、《重學(xue)》、《談天(tian)》等多種西方數(shu)學(xue)及自(zi)然科學(xue)書籍。
咸(xian)同之際,他(ta)以《測(ce)圓(yuan)海鏡》為基本教材,培養人(ren)才甚多。他(ta)學通(tong)古今,融中(zhong)西數(shu)學于(yu)一(yi)堂。1860年起(qi)參與洋務運(yun)動中(zhong)的科技活動。
主要著作(zuo)都匯集(ji)在《則古昔齋算學》內,13種24卷(juan)。其中(zhong)對(dui)尖錐求積術的(de)探討,已初具(ju)積分思想(xiang),對(dui)三(san)角函數(shu)(李氏三(san)角恒等式(shi)(shi))與對(dui)數(shu)的(de)冪級(ji)數(shu)展開式(shi)(shi)、高階等差級(ji)數(shu)求和(he)(自然(ran)數(shu)冪求和(he)公式(shi)(shi))等題解的(de)研究,皆達到中(zhong)國傳統數(shu)學的(de)很高水平。
咸(xian)豐(feng)九(jiu)年(nian),《幾何原(yuan)本》后七卷一(yi)(yi)(yi)起刊(kan)行(xing)于(yu)世,因戰爭,原(yuan)版(ban)被毀(hui)﹐后又于(yu)同(tong)治五(wu)年(nian)由李(li)(li)鴻章重(zhong)刊(kan),光緒十(shi)四年(nian)上海六合(he)書(shu)局又石印出(chu)(chu)版(ban)。《重(zhong)學(xue)》一(yi)(yi)(yi)書(shu)的(de)翻(fan)譯出(chu)(chu)版(ban)較(jiao)系統地把牛頓(dun)運動定(ding)律(lv)等經(jing)典(dian)力(li)學(xue)知識介紹到中(zhong)國。李(li)(li)善蘭又和偉烈亞力(li)合(he)譯了侯失(shi)勒(今譯J.赫歇耳)的(de)《談(tan)天》一(yi)(yi)(yi)書(shu),第一(yi)(yi)(yi)次把萬有引力(li)定(ding)律(lv)及天體力(li)學(xue)知識介紹到中(zhong)國。不久,李(li)(li)善蘭又譯了奈(nai)端的(de)《數(shu)(shu)理格致》(即牛頓(dun)的(de)《自然(ran)哲學(xue)的(de)數(shu)(shu)學(xue)原(yuan)理》)一(yi)(yi)(yi)書(shu)的(de)前3卷,后因故(gu)中(zhong)斷。
1867年他在南京出版《則古(gu)昔齋算學(xue)》,匯集了二十多(duo)年來在數(shu)(shu)(shu)學(xue)、天文學(xue)和(he)彈道學(xue)等方(fang)面(mian)的(de)著作,計有《方(fang)圓(yuan)(yuan)闡幽(you)》、《弧(hu)矢啟秘》、《對數(shu)(shu)(shu)探(tan)源》、《垛(duo)積比類》、《四(si)元解(jie)(jie)》、《麟德術(shu)解(jie)(jie)》、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)正(zheng)術(shu)解(jie)(jie)》、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)新術(shu)》、《橢(tuo)圓(yuan)(yuan)拾遺(yi)》、《火器(qi)真訣(jue)》、《對數(shu)(shu)(shu)尖(jian)錐變法(fa)(fa)(fa)釋》、《級數(shu)(shu)(shu)回求》和(he)《天算或(huo)問》等13種24卷,共約15萬(wan)字(zi)。他的(de)數(shu)(shu)(shu)學(xue)著作,除《則古(gu)昔齋算學(xue)》外,尚有《考數(shu)(shu)(shu)根法(fa)(fa)(fa)》、《粟布演(yan)草》、《測(ce)圓(yuan)(yuan)海鏡解(jie)(jie)》、《九容圖表》,而未刊行(xing)者,有《造整數(shu)(shu)(shu)勾股(gu)級數(shu)(shu)(shu)法(fa)(fa)(fa)》、《開(kai)方(fang)古(gu)義(yi)》、《群經算學(xue)考》、《代(dai)數(shu)(shu)(shu)難題解(jie)(jie)》等。
1840年(nian)著(zhu)成《天算或問》一書,這是他最早的(de)數學(xue)著(zhu)作。
1845年發表(biao)了《方圓(yuan)闡幽》、《弧矢啟秘(mi)》和《對數探源》。
1846年發表了《四元解》2卷(juan),并由顧(gu)觀(guan)光作序。
1848年又自序發表了《麟德(de)歷(li)解》3卷。
1852年,他到(dao)上海(hai),與英國傳教士偉烈(lie)亞力等人合(he)作,開始(shi)從事西方數學書籍的翻譯(yi)工作,間或也翻譯(yi)一些(xie)有關力學、天文學和其他學科的書籍。與英國人偉烈(lie)亞力合(he)譯(yi)了《幾何原(yuan)本》后9卷(juan),于1856年完成。
1856年后(hou),他先(xian)后(hou)著有《橢圓正術(shu)解》2卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《橢圓新(xin)術(shu)》1卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《橢圓拾遺》3卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《史器真決》1卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《尖錐變法解》1卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《級數四術(shu)》1卷(juan)(juan)(juan)(juan)、《垛積比類(lei)》4卷(juan)(juan)(juan)(juan)。
1859年由(you)墨(mo)海書館出(chu)版(ban)了他們(men)合譯(yi)的(de)(de)《代數(shu)學(xue)》13卷(juan)(juan)(juan)、《代微積拾級》18卷(juan)(juan)(juan)、《談(tan)天》18卷(juan)(juan)(juan)。同時,他又與艾約瑟共譯(yi)《重學(xue)》20卷(juan)(juan)(juan)、《圓錐曲(qu)線說(shuo)》3卷(juan)(juan)(juan)。期間,他還與偉烈亞力、傅蘭(lan)雅合譯(yi)了牛頓的(de)(de)名著《自然哲(zhe)學(xue)的(de)(de)數(shu)學(xue)原理(li)》若干卷(juan)(juan)(juan)。
他(ta)的(de)這些工作(zuo)與隨后的(de)華蘅芳、夏(xia)鸞翔等人對西(xi)方數學(xue)所(suo)作(zuo)的(de)有(you)價值的(de)研究,構成了繼徐光啟之后在中國(guo)的(de)第二次西(xi)方數學(xue)的(de)引進,對中國(guo)近代(dai)數學(xue)的(de)發展(zhan)起了積極(ji)的(de)作(zuo)用。
他在(zai)譯作中創造(zao)了許多數學名詞(ci)和(he)術語,如微(wei)分、函數等,都譯得相(xiang)當貼切,相(xiang)當多的名詞(ci)一(yi)直沿(yan)用至(zhi)今。
1860年起,他(ta)先后在徐(xu)有壬(ren)、曾國(guo)藩軍中(zhong)作幕僚(liao),與(yu)化學家(jia)徐(xu)壽、數學家(jia)華蘅芳等人一(yi)起,積極參(can)與(yu)洋務(wu)運動中(zhong)的科技(ji)學術(shu)活動。
在(zai)19世(shi)紀把西方近(jin)代物(wu)理學(xue)知識翻譯(yi)為(wei)中(zhong)(zhong)(zhong)文(wen)的(de)(de)傳播(bo)工(gong)作中(zhong)(zhong)(zhong)﹐李(li)善(shan)蘭(lan)作出(chu)了重大貢(gong)獻。他的(de)(de)譯(yi)書也為(wei)中(zhong)(zhong)(zhong)國近(jin)代物(wu)理學(xue)的(de)(de)發展起(qi)了啟(qi)蒙作用。同治七年,李(li)善(shan)蘭(lan)到北京擔任(ren)同文(wen)館天文(wen)﹑算學(xue)部長﹐執教達13年之久﹐為(wei)造就中(zhong)(zhong)(zhong)國近(jin)代第一代科學(xue)人才作出(chu)了貢(gong)獻。李(li)善(shan)蘭(lan)為(wei)近(jin)代科學(xue)在(zai)中(zhong)(zhong)(zhong)國的(de)(de)傳播(bo)和發展作出(chu)了開創性的(de)(de)貢(gong)獻。
繼梅文(wen)鼎之后,李善蘭成(cheng)為清(qing)代數學(xue)史(shi)上(shang)的又一杰出(chu)代表。他(ta)一生(sheng)翻譯西方科技書(shu)籍(ji)甚多,將近(jin)代科學(xue)最主要的幾(ji)門知識從天(tian)文(wen)學(xue)到植物細胞學(xue)的最新成(cheng)果介紹傳入中國,對促進近(jin)代科學(xue)的發展作出(chu)卓越貢獻。
自20世紀30年(nian)代以來(lai),李善蘭受到(dao)國際(ji)數學界的普遍關注和贊(zan)賞。
1868年,李(li)善(shan)蘭被薦任北京同(tong)文館天文算(suan)學總教(jiao)習(xi),直至1882年他逝世為止(zhi),從事數(shu)學教(jiao)育十余年,其間審(shen)定了(le)《同(tong)文館算(suan)學課藝》、《同(tong)文館珠算(suan)金躊針》等數(shu)學教(jiao)材,培(pei)養了(le)一大批數(shu)學人才,是中國(guo)近代數(shu)學教(jiao)育的鼻祖。
李善(shan)(shan)蘭在數學研究(jiu)方(fang)面的(de)成(cheng)就,主要(yao)有尖錐(zhui)術(shu)、垛積(ji)術(shu)和素數論三項。尖錐(zhui)術(shu)理論主要(yao)見(jian)于《方(fang)圓闡幽(you)》、《弧矢啟秘》、《對(dui)數探源》三種著作(zuo),成(cheng)書年(nian)代約為(wei)1845年(nian),當時解析幾(ji)何與微積(ji)分學尚未(wei)傳入中國。李善(shan)(shan)蘭創立(li)(li)的(de)“尖錐(zhui)”概念,是一種處理代數問題(ti)的(de)幾(ji)何模型,他對(dui)“尖錐(zhui)曲線(xian)”的(de)描述實質上相當于給出了直(zhi)線(xian)、拋物線(xian)、立(li)(li)方(fang)拋物線(xian)等方(fang)程。
他(ta)創造的(de)“尖錐求積術”。相當于冪函數(shu)的(de)定積分(fen)公式(shi)(shi)和逐項(xiang)積分(fen)法(fa)(fa)則。他(ta)用(yong)“分(fen)離元數(shu)法(fa)(fa)”獨立(li)地得(de)出(chu)了二項(xiang)平方根的(de)冪級(ji)數(shu)展(zhan)開(kai)式(shi)(shi)結合“尖錐求積術”,得(de)到了π的(de)無窮(qiong)級(ji)數(shu)表達(da)式(shi)(shi)。各種三(san)(san)角(jiao)函數(shu)和反三(san)(san)角(jiao)函數(shu)的(de)展(zhan)開(kai)式(shi)(shi),以及對數(shu)函數(shu)的(de)展(zhan)開(kai)式(shi)(shi)。
在使用微積分方(fang)法處理(li)數(shu)學(xue)問題方(fang)面取得了(le)創造性的成就。垛(duo)(duo)積術理(li)論主(zhu)要見(jian)于《垛(duo)(duo)積比類》,寫于1859~1867年間,這是有關高(gao)階等差(cha)級數(shu)的著作。李善(shan)蘭從研究中國(guo)傳統的垛(duo)(duo)積問題入手,獲得了(le)一(yi)些(xie)相當(dang)于現(xian)代組合(he)(he)數(shu)學(xue)中的成果。例如,“三角垛(duo)(duo)有積求高(gao)開方(fang)廉隅表”和“乘方(fang)垛(duo)(duo)各(ge)廉表”實質上就是組合(he)(he)數(shu)學(xue)中著名的第一(yi)種斯(si)特林(lin)數(shu)和歐(ou)拉數(shu)。馳名中外的“李善(shan)蘭恒等式”。
自(zi)20世紀30年代(dai)以來,受到國(guo)(guo)際數(shu)學界的(de)普遍(bian)關注和贊賞(shang)。可以認(ren)為,《垛積比類》是(shi)早期組合論(lun)的(de)杰作(zuo)。素數(shu)論(lun)主(zhu)要見于《考(kao)數(shu)根法》,發表于1872年,這是(shi)中國(guo)(guo)素數(shu)論(lun)方面最早的(de)著作(zuo)。在判別(bie)一個自(zi)然數(shu)是(shi)否為素數(shu)時,李善蘭證明(ming)了著名的(de)費馬(ma)素數(shu)定理,并指出了它的(de)逆定理不真。
李善蘭對經(jing)典力學在中(zhong)國的(de)傳播作出卓越的(de)貢(gong)獻。他(ta)將英國人W.胡(hu)威立(li)的(de)《初等力學教程》(1833年第2版)筆譯(yi)(yi)(經(jing)艾約瑟口述)為(wei)中(zhong)文,1859年由(you)上海墨海書(shu)館(guan)以(yi)《重學》的(de)書(shu)名出版,共(gong)20卷。這是第一本系統(tong)介紹力學的(de)中(zhong)譯(yi)(yi)本。
李(li)善(shan)蘭在(zai)《重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)》一(yi)書所(suo)(suo)寫的(de)(de)(de)序言中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。特別強調(diao)了(le)動(dong)(dong)(dong)(dong)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)內容(rong):“推(tui)(tui)其暫如飛炮擊敵,動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)也;推(tui)(tui)其久如五(wu)星繞(rao)太陽、月繞(rao)地,動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)也。”“動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)之率凡(fan)三:曰(yue)(yue)力、曰(yue)(yue)質(zhi)、曰(yue)(yue)速。力同(tong),則質(zhi)小者(zhe)速大,質(zhi)太者(zhe)速小;質(zhi)同(tong),則力小者(zhe)謎小,力大者(zhe)速大。”“動(dong)(dong)(dong)(dong)重學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)所(suo)(suo)推(tui)(tui)者(zhe)力生(sheng)速。凡(fan)物不能自(zi)動(dong)(dong)(dong)(dong),力加(jia)之而(er)(er)動(dong)(dong)(dong)(dong),若(ruo)動(dong)(dong)(dong)(dong)后(hou)(hou)(hou)不復加(jia)力,則以平速動(dong)(dong)(dong)(dong);若(ruo)動(dong)(dong)(dong)(dong)后(hou)(hou)(hou)恒加(jia)力,則以漸加(jia)速動(dong)(dong)(dong)(dong)。”“凡(fan)物旋動(dong)(dong)(dong)(dong),必環(huan)重心(xin),地動(dong)(dong)(dong)(dong)是也。二物相連而(er)(er)相繞(rao),必環(huan)公重心(xin),月地相攝而(er)(er)動(dong)(dong)(dong)(dong)是也。“李(li)善(shan)蘭與偉(wei)烈亞力合譯(yi)英國天(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家J.F.赫歇耳(er)(1792~1871)所(suo)(suo)著(zhu)《天(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)綱(gang)要》一(yi)書。中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)譯(yi)本(ben)名(ming)為《談天(tian)(tian)》,于1859年(nian)刊行。李(li)善(shan)蘭執筆時(shi)作了(le)刪略。該(gai)書不僅(jin)把(ba)近(jin)代(dai)天(tian)(tian)文(wen)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)第(di)一(yi)次(ci)系(xi)統地介紹到中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國。而(er)(er)且引進了(le)有關萬有引力的(de)(de)(de)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)說(shuo)和(he)天(tian)(tian)體(ti)力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)內容(rong)。有些力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)專門術語的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)文(wen)譯(yi)名(ming),如攝動(dong)(dong)(dong)(dong)、章動(dong)(dong)(dong)(dong)等。最早見于《談天(tian)(tian)》。此后(hou)(hou)(hou),李(li)善(shan)蘭又著(zhu)手翻(fan)譯(yi)I.牛頓的(de)(de)(de)《自(zi)然(ran)(ran)哲(zhe)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)數(shu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)原理(li)》,雖然(ran)(ran)書沒譯(yi)完,譯(yi)稿后(hou)(hou)(hou)也遺失,但自(zi)李(li)善(shan)蘭把(ba)牛頓力學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)介紹到中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國后(hou)(hou)(hou),西方(fang)近(jin)代(dai)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)思想體(ti)系(xi)、觀點(dian)和(he)方(fang)法,以及近(jin)代(dai)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)史上的(de)(de)(de)若(ruo)干成就才(cai)為中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)者(zhe)所(suo)(suo)運新熟悉,同(tong)時(shi)也激起(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)國學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)者(zhe)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習自(zi)然(ran)(ran)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)熱情。
李(li)善蘭在(zai)所著《火器真(zhen)訣》中按(an)照不計(ji)空氣(qi)阻力拋射體(ti)在(zai)平(ping)面或斜面上射程的公式,提出彈道學的圖解(jie)方法。這些結果(guo)雖然低于當(dang)時歐洲(zhou)彈道學水平(ping),但反映了自然科(ke)學由引進到消化的過程。