《决疑数学》总引结构和内容分析
Analysis of the Structure and Contents of the General Introduction of Jue Yi Shu Xue
DOI: 10.12677/pm.2025.152041, PDF, HTML, XML,    国家自然科学基金支持
作者: 孙成毅:西北大学科学史高等研究院,陕西省文化遗产数字人文重点实验室,陕西 西安;徐传胜:临沂大学数学与统计学院,山东 临沂
关键词: 《决疑数学》华蘅芳概率论拉普拉斯结构Jue Yi Shu Xue Hua Hengfang Probability Theory Laplace Structure
摘要: 《决疑数学》标志着近代概率论传入中国之肇始。在研读原始材料基础上,以“为什么数学”为切入点,从历史逻辑、实践逻辑和辩证逻辑上,解析了该著作蓝本选择、术语翻译、概率体系、概率实质和发展简史等若干概率文化问题。从全新视角审视和探讨其中所蕴含概率精髓,有助于在立体历史文化语境中理解其本质和初衷,期冀能够唤醒和再现中国概率论这一历史节点的珍贵文化记忆。
Abstract: Jue Yi Shu Xue marks the inception of modern probability theory in China. Based on a thorough study of primary sources, this work adopts the perspective of “Why Mathematics?” to analyze several cultural aspects of probability, including the selection of the source text, translation of terminology, the probabilistic framework, the essence of probability, and its brief historical development, explored from the perspectives of historical logic, practical logic, and dialectical logic. By reevaluating and exploring the probabilistic essence embedded in this text from a novel perspective, this study seeks to facilitate an understanding of its core and intent within a multidimensional historical and cultural context. It aspires to revive and reconstruct the valuable cultural memory of this pivotal historical moment in the transmission of probability theory in China.
文章引用:孙成毅, 徐传胜. 《决疑数学》总引结构和内容分析[J]. 理论数学, 2025, 15(2): 14-24. https://doi.org/10.12677/pm.2025.152041

1. 引言

清朝末年,西方概率论经过长期发展后,已经在诸多领域如天文观测、保险精算、人口统计等方面展现出强大的应用价值。而当时的中国,传统数学虽有深厚底蕴,但在概率论这一新兴领域几乎处于空白状态,亟需引进和学习西方的相关知识,这便为《决疑数学》的诞生营造了迫切的时代需求氛围。

《决疑数学》的出版是西方近代概率论进入中国的重要标志。这部汉文版概率论著作,由清末数学家华蘅芳(1833~1902)和英国传教士傅兰雅(John Fryer, 1839~1928)合作翻译,于1880年7月完成[1]。该著作共有4个版本,本文依据的是光绪23年上海飞鸿阁石印本。作为当时中国唯一的概率论书籍,《决疑数学》在1906年被京师大学堂选为教学用书。尽管该书初印数量有限,流传不广,但其出版客观上推进了中国近代学者认识和吸收西方的概率思想。

概率历史源于代代圣贤书写,其沉淀出概率文化底蕴、闪耀着人类智慧光芒。然而关于《决疑数学》相关研究却较少[2]-[7]。现基于对原始文献资料的考证和研读,拟对《决疑数学》卷首总引展开研究。本文以“为什么数学”为切入点,从为什么是《决疑数学》,《决疑数学》是什么,为什么拉普拉斯是19世纪概率论研究的引领者三个方面试图探赜总引所蕴含的概率精华、概率思想、概率策略和概率哲学等,希冀能够唤醒和再现中国概率论这一历史节点的珍贵文化记忆。

2. 为什么《决疑数学》

2.1. 为何译作《决疑数学》

欧洲概率论从早期简单的机会游戏分析逐渐发展成系统的理论,并且具有广泛的应用。而中国传统数学重实用算法,缺乏对不确定性现象的量化分析理论,在与西方文化交流碰撞中,具有引入概率论知识体系来满足社会发展需求的内在动力,而《决疑数学》的蓝本满足了这种社会需求。

《决疑数学》签署第一作者是英国傅兰雅、第二作者是金匱华蘅芳,而今国人皆把后者作为第一作者,这许是该书为汉语之故。《决疑数学》的底本是英国数学家伽罗威(Thomas Galoway, 1796~1851)撰写的词条《概率论》(Probability),载于《大英百科全书》第18卷第8版[8]。通过对原始资料的查阅和内容比对发现,这些内容源于伽罗威1839年出版的概率论专著[9]以及《大英百科全书》第18卷第7版的同名词条[10]。故确切讲,上述两个来源才是《决疑数学》的翻译蓝本。

总引比较全面地叙述了西方科学界在《决疑数学》出版时代(19世纪中叶)对于概率论本质、应用价值及发展历史的认识。从书名来看,“决疑数”即现代术语“概率”,因此,“决疑数学”中的前三个字应连贯读作一个整体。其佐证之一就是当时的中国只有“算学”而尚无“数学”术语。从文中叙述亦证实了这点,诸如“用决疑数可以自安其心”“故于寻常习见之事用决疑数大有裨益”“推算凡事之决疑数”等。

从卷一第3款最后自然段和英文原版来看,华蘅芳讲“probability”术语翻译为“决疑数”或“决疑率”,几乎没有区分“数”和“率”。此书中所论之决疑数与决疑率为算学之数与率。而对应的英文原版翻译为:“以后‘概率’这个词只用来指代数学上的概率。”

华蘅芳为何把“probability”术语翻译为“决疑数”或“决疑率”,推测这与他的科学文化背景和当时学术环境密切相关。其出生书香门第,少时酷爱数学,几乎遍览从《九章算术》到《四元玉鉴》等多种中国古典数学书籍。青年时游学上海,结识李善兰(1811~1882)后,开始学习西方代数学和微积分。

在理解和基本掌握西方数学后,华蘅芳曾应用中西融合方法研究数学,《积较术》就是典型著述,其中一些方法具有独到之处,并给出垛积术与内插法之间的联系。华蘅芳差分理论还是现代组合学的基础之一。因而推测翻译之初,华蘅芳已初步了解西方一些科学文化知识,但对于概率论在此前却知之甚少。“凡天下之事能知其一切之源者盖少”,表明华蘅芳已能感悟到,现实生活中存在着大量不确定现象,这是初识概率论的第一步。

概率论的一些原始形态,诸如占卜、打牌、赌博和掷骰子等博弈游戏在中国可谓历史悠久,且广泛流行于老百姓之间。近代科学史研究表明,《周易》蕴含着一些朴素概率思想和统计原理;邹衍(约公元前350~前270)所创立五行概念和“五行生胜”理论,试图说明事物运动变化普遍规律(与古希腊唯理精神有着相似之处);贾宪(1050左右)比帕斯卡(Blaise Pascal, 1623~1662)早500余年发现“贾宪三角”(西方称“帕斯卡三角”);在中国古代置闰法亦应用了一些概率原理等。然而这些概率论雏形,并未继续向前发展和推进,这可能是受中国传统文化影响,“生死有命,富贵在天”,认为万事万物都是上帝安排和决定的。

《左传·桓公十一年》云:“卜以决疑,不疑何卜?”这表明求神占卜在中国古代有着重要的占比。华蘅芳对此应该知悉,如总引文中所述:“或其事未必确实而心中疑信未定,则用决疑数可以自安其心……是时晦正士亦著一书论占卜之比例理。”而在卷一开篇云:“决疑之意为凡事未见‘的确’而显我心之意见,以观此事决其在‘的确’与‘非的确’何者为大。”可谓与之意义相近,亦是解疑、破惑之含意。综上考证,“决疑”用法当由此而来。

其后学人对“probability”的理解稍有差别,诸如1905年京师大学堂教科书《普通代数学》(徐虎臣译著)译之“适遇”,而1916年《科学》所刊论文称为“或然率”,1935年国立编译馆的《数学名词》则定为“几率”或“概率”等。直至1956年中国科学院的《数学名词》仍是“几率”“概率”并用。1964年中国科学院编撰《数学名词补编》方确定“概率”术语,最终1974年中国科学院编《英汉数学词汇》正式将“probability”译为“概率”。

2.2. 为何翻译《决疑数学》

因概率论是应用随机方法诠释五彩缤纷的大千世界,并对随机结果做出正确性判断和决策,故其迥然异于确定性数学思想。而在19世纪后半叶,由于概率论源于赌博问题研究,加之其理论基础尚不牢固、知识结构不严密,致使不少西方哲学家和数学家都极力排斥概率论,不容许概率论进入数学神圣殿堂,贝特朗悖论更是把概率论逼向窘境。《决疑数学》翻译之际,正是概率论在西方倍受排斥之时。为何华蘅芳和傅兰雅能够顶住学界压力,仍选择和翻译概率论这部著作,其中原因可在总引寻找到答案。

《决疑数学》开篇道:“决疑数理为算学中最要之一门也。”这既明确了概率论的重要地位,亦把其直接划入了数学麾下。可以推测,能够充分认识到概率论的重要性,这与傅兰雅的举荐之功密不可分。他应该在大学学习过概率论,并对其产生了浓厚兴趣。傅兰雅大学毕业后于1861年到达中国香港就任圣保国书院院长,两年后受聘为北京同文书馆英语教习。1868~1896年期间任上海江南制造局翻译馆译员,以传教士布道般热忱,向中国宣传西方科技知识,“半生心血,惟望中国多兴西法,推广格致,自强自富”。其口译各种科学著作多达113种,故被清政府授予三品官衔。

华蘅芳认为,算学源于现实生活,具有重要的实际应用价值。而概率论与现实生活密切相关,可谓正中下怀。他在《学算笔谈》序写道:“孟子言仁义礼智有四端,吾谓算亦有端,算之端者何?……若衣服之工,补短截长,奇袤合度,则有面积之意焉;烹饪之工,味咸而和以水,味淡则剂以盐,则有比例之意焉。此皆能算之端。”[11]关于概率论的广泛应用性及其对现实生活的指导意义,犹如拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace, 1749~1827)所述:“生活中绝大部分问题其实只是概率问题。”[12]又如《决疑数学》所述:“不定之事皆可用决疑之理定其各事。”[1]

对于随机现象皆可应用概率论确定其各事,即确定所有可能结果的概率。这就表明了概率论的宏大分析功能所在,“寻常习见之事用决疑数大有裨益”。同时,易见作者对欧几里得公理化的几何学深信不疑,而对其他数学分支或多或少皆有疑惑之处,这虽有抬高概率论地位之托辞,但奠基概率论大厦理论基础之愿望已经显现出来,这是难能可贵的。

2.3. 卷首总引内容基本分析

《决疑数学》内容结构共分为11部分:卷首、卷一至卷十。而每卷又设若干条款,全书共计160款(全书统一编号)、282页(每卷单独计数页码),约12万字。第三卷仅有10页,篇幅最小;第九卷计57页,篇幅最大(因独特英文字母翻译,致使一些概率公式占据较多版面)。而第十卷计25页,其中正态分布表占有8页。

卷首的总引共分21个自然段,其文字篇幅为12页、23面,每面10列,每列22个字,共计4788字(含题目和署名22字,此前未见确切统计数字,不少文章仅仅是笼统说3000字左右),平均每面208字。添加现代标点符号后,总引共计5265字符。其中专业术语“决疑数”应用次数多达64次,其他术语依次为算学16次、决疑数之理15次、决疑数理6次、推算5次、定率5次、博戏3次、占卜3次、决疑率3次、决疑数学3次等。此外,华蘅芳还创造了一些概率术语,如排列之理、循环级数、博戏(博弈)、保寿之命票(人寿保险)、指望(期望)、极小平方法(最小二乘法)、决疑数术理(猜度术)、决疑数之理(机会学说)、决疑数学之理(分析概率论)等,这是难能可贵之处。

《决疑数学》总引讨论了概率论的本质(篇幅占比13.53%)、应用(篇幅占比17.34%)、简史(篇幅占比65.06%)等内容,如表1图1所示。其篇幅最大的概率论简史部分讨论了梳理了概率论的创立过程,详细分析了大数定理,探索了概率论的应用,以及法国和英国的概率论贡献,各部分内容占比如图2所示。

Table 1. The basic framework structure of the general introduction of Jue Yi Shu Xue

1. 《决议数学》总引基本框架结构

内容

段落

字数

注释数目

所占比例

概率论本质

2

648

1

13.53%

概率论应用

4

830

0

17.34%

概率论简史

14

3115

10

65.06%

小结

1

173

0

3.61%

Figure 1. The framework structure scale drawing of the general introduction of Jue Yi Shu Xue

1. 《决疑数学》总引框架结构比例图

Figure 2. A brief history of probability theory content structure diagram

2. 概率论简史内容结构图

3. 何为《决疑数学》

何为《决疑数学》?《决疑数学》有何价值?《决疑数学》研究对象是什么?《决疑数学》是西方“穷理致知”和中国“格物致知”的融合之作,其中蕴含着丰富而深奥的文化瑰宝。在东西数学文化融合过程中,中国文化会将西方文化的特质加以重新铸造,而使之符合中国人的经验和需求。华蘅芳认识到当时一些数学著作或是语焉不详,或是过于繁琐,故而他在翻译《决疑数学》过程中,尽可能做到由浅入深、通俗易懂和清晰流畅。

3.1. 决疑数理:两类概率模型

现代概率论之所以能够取得如此丰富硕果、具有这样崇高科学地位,是因其具备极端的发现性和创造性,这种探究形式逼迫数学家不断地走向深处和高处。在《决疑数学》总引中,作者分析了概率论所研究的两大类模型,即由因索果和比较预测。前者根据所有可能原因推测事件概率:“已知其成事之各源,有其各源定有其事,则从其各源以斟酌其事之是否可以知之。”[1]而后者则根据相似或同类事件概率,探索和求解某随机事件概率:“其成事之各源未知,惟已见有相似之事如何、同类之事如何,而因此以为本事必如何。”[1]

随后作者应用随机摸球模型来说明两类问题的异同点所在。假设一瓶中有150个大小相同的球,其中白球数为100,黑球数为50。每次从瓶中随机取一球。第1类问题是已知黑白球数目,计算每次取得白(黑)球的概率。第2类问题则是未知瓶中黑白球数目,根据每次取球颜色,推测白黑球数目之比。

对于第1类问题,可知每次取得白、黑球的概率之比为2:1,但这仍不能断定每次皆得白球,因也有可能会连取几次俱是黑球。“若其事能有一定,则无须用决疑之理矣”[1]。对于第2类问题,文中明确指明是“有放回取球”,记录每次取得球的颜色,试验进行若干次后,就能估计到瓶中白、黑球数目之比约为2:1。而且取球次数越多,所得白、黑球数目之比愈接近真实情形。需说明的是,随机取球而不能随意记录。随意是一种带有主观意识的随机性。在如上随机试验中,完全可能会连续出现几次白球或黑球,而不能凭主观臆想随意改变记录。两类问题也有几分相似之处。“凡事之未曾预知其源者,可试多次以观之,而得其决疑数则可知。以后用同法所得之事其决疑数应如何。”[1]因而就给出了概率值的统计估计方法。

3.2. 随机世界:预测可能结果

概率论旨在发现随机现象的内在规律,通过对随机现象统计规律的分析,描述结果发生的可能性大小,从而形成科学判断。不可预测性为我们的美好生活平添了大量惊奇和奇迹,亦为我们提供了奋斗目标。中国传统文化强调整体性、直观性思维,虽具系统性但缺乏精确量化分析。而概率思想基于对随机现象的精确量化描述,通过大量重复试验确定事件发生可能性。二者相遇,为传统思维注入理性分析精神,如在天文历法预测中,传统方法结合概率计算日月食等天文现象发生概率,使预测更具科学性,使用数字衡量不确定性,提升对自然规律认知的精度。当代统计学家C.R.劳云:“若世界上事件皆是完全不可预测的随机发生,则我们的美好生活不复存在。然而若每件事情都是完全确定和预测的,我们的生活就不会充满乐趣。”[12]

华蘅芳应用了5个“益”字,来阐明概率论功能。“凡事莫不有数,断无幸获之益。”这第一个“益”字指的是个人私利,且为不劳而获。对于“打标夺彩”等类似博弈游戏,其背后隐藏着客观数量规律性,往往都是骗人的把戏,世人绝不能抱有任何牟利幻想。“如能明其理,则有数种最要之事于众人有大益者。”这第二个“益”字指的是社会利益,其中之一就是“能治好赌之弊”。“事之可用占卜之类,皆可用决疑数之法以考其难易,所有最大之益,因从此算学之理内,又添出许多妙法,于他事用之大有便益,此即为决疑数之真益处也。”[1]从“最大之益”“大有便益”到“真益处”的内涵逐渐扩展,概率论价值也从占卜分析、算学之理扩展到了实际应用,一个“真”字,道出了概率论终极目的就是服务于民、推进社会发展。

3.3. 统计王国:探求万物规律

在终极分析中,一切知识都是历史;在抽象意义下,一切科学都是数学;而在理性世界里,所有判断皆是统计学[12]。世间万事万物的发生和发展皆有着其客观规律:“推算凡事之决疑数,若其成此事之源未曾先知,惟藉凡物有一定之法,而疑其成事之法总不改变。但其源之理从小数中不易看出,而至大数中则易明。”[1]看似偶然性现象,实际上是受其内部所隐藏的规律所支配。而随机现象的规律性则在大量统计数据中显现出来。

文中给出男女性别之比统计规律,即男:女 = 21:20。还给出人类寿命统计规律稳定性。虽然人类寿命受大量偶然因素的影响,但是应用统计方法可获得一个地区或一个国家的人类平均寿命数值。如果据此主要数据设立保险公司,则必然能成为一项有益的服务行业,这就是当今保险公司盛行的缘故之一。

在人类社会中具有统计规律稳定性的数据,可谓俯首皆是。正是“凡人事之数可计者,其中数亦每年不变”,随后文中列举了一个国家每年犯各种罪案之人、诉讼审问人数、定罪人数、释放人数、每年火灾所毁房屋数目、价值数目、贸易商家每年船遭遇风波危险损坏数目或沉于海中数目、邮政信局每年每月送信数目、国立医院每年治病人数等。这里华蘅芳多次应用“亦”字表明随机现象的普遍性:“其中数亦每年不变”“其中数亦不变”“其中数亦如之”。

看似随机现象是杂乱无章、无规可循,但随着观察次数的增多统计规律而愈加明显,“而年数愈多查核逾详,则所得之数愈近于定率”[1]。统计规律的稳定性研究对于治理国家有着重要指导意义,可以根据反映某些事物总体信息的统计资料,对其特征进行分析和推断:“国家治民,或民自治,或兴起风俗,改定章程……其事无论为何种,或为天然而成,或为人工所作,若能从已有之事详细核得决疑率,皆可用决疑之理,推算其后来之事当如何。”[1]

这些领域对概率知识的急切需求,加速了概率体系在中国的传播速度。原本可能在学术象牙塔缓慢传播的理论知识,由于实践应用产生的直接效益(例如商业竞争促使商家利用概率分析市场需求波动、销售趋势等,如政府制定税收政策、准确预估财政收入),迅速吸引更多阶层关注,提升其在整个历史知识谱系中的地位与传播范围。

从欧洲到中国,《决疑数学》经历了文化过滤与融合的思想演变。在欧洲文化背景下,概率思想与西方哲学理性传统、科学实证精神紧密相连,追求精确性、逻辑性和普遍性。传入中国后,它遭遇中国传统文化中模糊、整体且重实用伦理的思维范式。《决疑数学》在传播中进行文化调适,一方面保留概率理论基本架构,另一方面采用中国传统数学术语、实际生活案例进行阐释,使概率思想在中国落地生根,让概率思想在保留科学内核同时融入中国文化价值体系,促进了中西文化在知识层面的深度交流。

4. 为什么拉普拉斯

《决疑数学》总引认为,学者若想深入研究概率理论,一定要学习拉普拉斯与泊松的著作,而且拉普拉斯对该理论研究得最为详尽,并称拉普拉斯著作为“为前人所大不及”,是“论数理中最奇之书”[1]。为何拉普拉斯能获得如此高的评价?这是因为他是19世纪概率论研究的引领者,因此《决疑数学》的结构和理论阐述在很大程度上都借鉴了他的思想。

4.1. 概率学者的地区分布

从结构来看,《决疑数学》总引就类似于拉普拉斯《分析概率论》的引言:概率本质、概率应用和发展简史。而《决疑数学》总引主要阐述了7部具有里程碑意义的概率论著作,其最为典型者是拉普拉斯的《分析概率论》。至于所提及数学家共有30人:巴斯果、勿马、晦正士、斯古敦、蒙德默得、摩德、北奴里、棣美弗、斯忒林、尤拉兰迫、卑固韦林、德兰孛得、但尼里、卑斯、黑突、棣韦德、哈里、堪都惜、布韦森、拉果兰诸、拉不拉斯、勒占德、哥斯、拉固罗娃、辛布森、多德森、勒波革、棣麽甘、北奴里两兄弟和北奴里之侄。其中着墨最多者亦是拉普拉斯。

若是按照概率学者出生地来划分:法国11人,占36.67%,超过三分之一之比例,的确不愧是概率论的故乡;英国8人,占26.67%;瑞士5人,占16.67%,主要是伯努利家族成员;荷兰4人,占13.33%;德国1人,占3.33%;意大利1人,占3.33%。所引学者的地区分布如图3所示,作者名称多次索引情况如表2所示。

Figure 3. Probability scholar distribution pie chart

3. 概率学者分布饼形图

Table 2. Statistical table of important probability scholars of the general introduction of Jue Yi Shu Xue

2. 《决疑数学》总引重要概率学者统计表

文中译作

现代规范

英文

国家

频次

巴斯果

帕斯卡

Blaise Pascal

法国

5

勿·马

费·马

Pierre de Fermat

法国

5

北奴里

伯努利

Jakob Bernoulli

瑞士

11

棣美弗

棣莫弗

Abraham De Moivre

法国

4

拉不拉斯

拉普拉斯

Pierre-Simon Laplace

法国

7

布韦森

泊松

Simeon-Denis Poisson

法国

6

堪都惜

孔多塞

M.-J.-A.-N.-C. de Condorcet

法国

3

自1654年概率论创立至1880年《决疑数学》成书,历经200余年发展,古典概率论体系已经形成。概率论发展史不仅记录着一个个辉煌历史节点,更存储着宝贵的人类文化精神。从总引内容结构上来看,概率论简史可分为5部分:

(1) 概率论的创立主要讲述了巴斯卡与费马(Pierre de Fermat, 1601~1665)的通信、惠更斯(Christian Huygesn, 1629~1695)和蒙特莫特(Pierre Remond De Montmort, 1678~1719)的概率著作;

(2) 大数定理及发展主要讲述了雅各布(Jakob Bernoulli, 1654~1705)提出并研究大数定理、棣莫弗(Abraham De Moivre, 1667~1754)的概率著述、伯努利家族及贝叶斯(Thomas Bayes, 1702~1761)的概率贡献;

(3) 概率论应用探索主要阐述了概率论在人寿保险业(从荷兰到英国)、案件诉讼(以孔多塞和丹尼尔著作为基础)、证言辨析和误差理论(给出最小二乘法)等领域的应用;

(4) 19世纪法国概率论发展主要讲述了拉普拉斯、泊松(Simeon-Denis Poisson, 1781~1840)和拉克鲁瓦(S. F. Lacroix, 1765~1843)的概率贡献;

(5) 英国概率论简述主要介绍了辛普森(Thomas Simpson, 1710~1761)和德摩根(A. De Morgan, 1806~1871)的概率贡献。19世纪初英国数学已明显落后于欧洲大陆,故这段叙述极为简洁。

总引对于概率论简史的叙事结构如表3所示。

Table 3. Analytic hierarchy process table of brief history of probability theory of the general introduction of Jue Yi Shu Xue

3. 《决疑数学》总引概率论简史结构层次分析表

年代

主题

主要内容

字数/比例

1654~1805

概率论创立

巴斯卡和费马通信商讨

204 + 180

12.33%

惠更斯著作

大数定理及其发展

伯努利创立大数定理

263 + 80 + 660

32.20%

蒙特莫特论著

棣莫弗、斯特林和贝叶斯的贡献

概率论应用探索

保险业应用

309 + 290 + 252 + 268

35.92%

案件审理

证据证言

误差理论

1806-1850

法国

拉普拉斯的概率贡献

193 + 150 + 36 + 62

14.16%

泊松的《定案决疑论》

泊松的误差理论

拉克鲁瓦的概率贡献

英国

辛普森和德摩根的概率贡献

168

5.39%

合计

14个自然段

3115字

若仅从字数上分析,总引重点则是大数定理和概率论应用探索。前者有1003字(加标点后为1097字),占32.20%;后者有1119字(加标点后为1220字),占35.92%。若想真正启迪思想智慧,视野就不能局限于当代,而应洞察科学发展脉略,从无数先贤创新思维之中,了解新理念和新思想,了解筚路蓝缕之程。从现在的观点来看,总引对一些重要概率学者的比较和评价、对几部重要概率论著作的评论虽然不乏精彩之处,但有些地方也囿于当时的时代限制,例如其中对费马与帕斯卡的贡献比较、对大数定理和正态分布的重要性判断、以及一些重要的时间信息等都有一些不妥之处。

4.2. 对拉普拉斯重要性的强调

达朗贝尔(Jean le Rond d’Alembert, 1717~1783)在当时的法国享有盛名,正是由于他的举荐,拉普拉斯才得以重任,能够展现其才华。

拉普拉斯是拿破仑的好友,被誉为“法兰西的牛顿”。正如总引所云:“论取测量差中数之理。此理为拉不拉斯考之最详。”当时的概率论著作,若“拉不拉斯之要式子俱在其中”,就算是一部优秀作品。这就足以说明拉普拉斯在十九世纪概率界的影响非同小可。拉普拉斯可谓是应用数学先驱,是分析概率论创始者。

在《决疑数学》中,提到10余部概率著述,尤其是客观评价了拉普拉斯《分析概率论》。既指明其高屋建瓴的概率思想引领性,又明确其“巧妙莫测、有躐等而进之处”的缺点。在19世纪至20世纪初,概率学者多为秉承或宣传拉普拉斯概率思想。

总引专辟一个自然段来介绍拉普拉斯的概率论著作,华蘅芳称该著是“论数理中最奇之书……明算学者必列之于最巧、最妙之算书中”[1]。《分析概率论》于1812年出版。这部著作系统地整理了以往零散的概率论研究,总结了古典概率论的核心成果,并利用17、18世纪的分析工具处理相关问题,将概率论应用于自然科学、误差理论、司法审判等多个领域,推动了概率论向公式化和公理化的方向发展,为近代概率论的诞生及发展奠定了基础。

然而由于该著理论性较强,有些地方令人难以理解,英国数学家德摩根甚至把《分析概率论》比作数学分析的勃朗峰。鉴于拉普拉斯的理论重要性和社会影响力,拉克鲁瓦(S.F. Lacroix, 1765~1843)将拉普拉斯等人的理论改写成更通俗的语言,并于1822年出版教科书《初等概率演算》,流传很广并且多次再版。与此同时,英国科学发展至19世纪初已明显落后于欧洲大陆,在概率论领域更是在棣莫弗之后毫无建树,因此德摩根开始在英国阐释拉普拉斯的《分析概率论》。

4.3. 概率论应用采撷

英国逻辑学家杰文斯(William Stanley Jevons, 1835~1882)曾言:“若无对概率的某种估计,则就几乎寸步难行,无所作为。”[7]《决疑数学》总引中也探索了概率论的各种应用,如人寿保险、案件诉讼、证言可信度、误差理论等,其中很多题材和理论都来自拉普拉斯的《分析概率论》。以误差理论为例,《决疑数学》写道:“决疑数之理在格致学中用之有大益,如测量各物其数不免有小差,依决疑数之理,能得其差之中数。”[1]拉普拉斯不同于以往的研究,他不是假设误差分布并证明平均值的适当性,而是直接关注误差理论的核心问题:选取误差分布并估计相关参数。

当然,概率论应用远远不止所述,公理化后的概率论得以迅速发展,现已从最初博弈问题发展成为综合方法论学科,无论是对自然科学还是社会科学均有着方法论的指导意义。概率学者亦走进了数学的荣誉殿堂。2019年1月16日,沃尔夫数学奖两位获得者:芝加哥大学的劳勒(Gregory Lawler)和巴黎大学的勒加尔(Jean Francois Le Gall)都是概率学者。他们皆对随机过程研究做出了重要贡献。概率论学者近年来多次获得国际数学大奖,如菲尔兹奖、阿贝尔奖、波利亚奖和费马奖等,这都充分彰显了概率论的思想威力。

4.4. 总结画龙点睛

总引最后一个自然段可谓小结。其既给出了《决疑数学》全书写作之特色,亦再次表明拉普拉斯概率思想的重要性和深奥性:“今此书中所论决疑数之学尚不能全……故只能言其大略……择其要者棌之。所棌各题能作两种用法:一能显出决疑算学理所能推得之各事;二能显出特设之算法能最有用者。”[1]事实上,《决疑数学》全书始终贯穿着拉普拉斯的概率思想和研究特色。

5. 余论

华蘅芳应是中国学习概率第一人,“凡遇书中有未能之事与不能之事,必详言之,盖深望后之学者皆可以由此精进也”[13]。他一定是弄懂了概率论,然后才有了《决疑数学》。周达在刊刻序言中称赞华衡芳的译作是“吾国译籍中理论元妙而又最切于实用者”[4]

虽然概率论知识是国际化的,但其传播和融入却应具有中国特色,一切拿来主义都可能因水土不服而夭折,故应消化吸收并结合本土实践,创新性提出中国特色概率理论。每个时代的科学都是时间的函数,既有其确定性又有其偶然性,各具其独特的发展特色。《决疑数学》总引之编撰体现了作者的匠心所在,其结构合理,层次分明,用词精准。作为当时中国唯一概率论书籍,《决疑数学》在清末和民初时期30余年曾被作为教科书[14]。故其为当时科学极为落后的中国数学带来了全新的概率思想,使人们逐步认识随机现象及其规律性。

致 谢

感谢西北大学赵继伟副教授对本文写作提出的宝贵建议。

基金项目

国家自然科学青年基金项目(12101493);国家自然科学基金数学天元基金项目(12226503)。

参考文献

[1] (清)华蘅芳, (英国)傅兰雅. 决疑数学[M]. 上海: 上海飞鸿阁石印本, 1987.
[2] 严敦杰. 跋《决疑数学》十卷[C]//明清数学史论文集. 南京: 江苏教育出版社, 1990: 421-444.
[3] 郭世荣. 西方传入我国的第一部概率论专著——《决疑数学》 [J]. 中国科技史料, 1989, 10(2): 88-96.
[4] 王幼军. 《决疑数学》——一部拉普拉斯概率论风格的著作[J]. 自然科学史研究, 2006, 25(2): 159-169.
[5] 许卫, 郭世荣. 《决疑数学》中的保险与年金计算问题[J]. 西北大学学报, 2010, 40(5): 923-928.
[6] 吴文俊, 李兆华. 中国数学史大系(第八卷) [M]. 北京: 北京师范大学出版社, 2000.
[7] 徐传胜. 从博弈问题到方法论学科[M]. 北京: 科学出版社, 2010.
[8] Galloway, T. (1859) Probability. In: Encyclopaedia Britannica (Vol. XVIII, 8th Edition), Adam and Charles Black, 588-636.
[9] Galloway, T. (1839) A Treatise on Probability. Adam and Charles Black.
[10] Galloway, T. (1842) Probability. In: Encyclopaedia Britannica (Vol. XVIII, 7th Edition), Adam and Charles Black, 591-639.
[11] 孔国平, 等. 中国近代科学的先行者——华蘅芳[M]. 北京: 科学出版社, 2012.
[12] (美) C.R.劳. 统计与真理: 怎样运用偶然性[M]. 北京: 科学出版社, 2004.
[13] 刘鹏飞, 等. 中国传统数学价值观研究[M]. 长春: 吉林出版集团股份有限公司, 2019.
[14] 徐传胜. 数海拾贝[M]. 济南: 山东科学技术出版社, 2019.