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大清时代,中国的科学已经大大落后于西方,但却出了一位杰出的女科学家,在数学和天文学领域广有建树,其科学思想达到当时的世界一流,这位女科学家就是王贞仪.
读书行路
王贞仪176 8年（清朝乾隆三十年）生于南京的一个官宦家庭、书香门第.她的祖父是一位知府,知识渊博,精通算数,藏书甚丰；父亲是个读书人,仕途困顿,屡试不第,但精通医术,是一位名医；祖母和母亲是书香之家的大家闺秀,很懂诗词.王贞仪自幼随祖父、祖母生活,她秉承家教,勤奋好学,深得一家人的宠爱.
王贞仪11岁的时候,学业大有进步.这一年,祖父身涉官场风波,被迁往吉林,王贞仪也随他北上,途中写出一组《出山海关外杂诗》,祖父看后,颇为赞赏.没过多久,祖父在吉林病逝.祖父遗留下来的藏书有75柜,近万卷,王贞仪当作遗产全部继承下来,如获珍宝,不分昼夜,废寝忘食地阅读.这些藏书,有不少是张衡、祖冲之、僧一行等古代著名科学家的著作,展现了天文、地理和数学的魅力,让王贞仪大开眼界.
苦读之余,王贞仪不忘游历塞北,结识闺中密友,一起切磋学文.这是王贞仪人生最快乐的时光,她饱览北方壮丽山河,增长了见闻,旷达了胸襟,诗文功底也渐趋成熟.客居塞北5年,留下不少诗文佳作.16岁时,王贞仪出落成大姑娘,她护送祖父灵柩回到南京,然后又随父母到全国各地行医,辗转西北、湖广等地.还不到18岁的年纪,王贞仪游遍中国的东西南北,正如她在《游华山登云台观》中所说的那样——“足行万里书万卷,尝拟雄心胜丈夫”,她的学问、见识和志向已非常人可比.
科普数学
18岁后,王贞仪定居南京,生活安稳了许多,终于有条件潜心研究自然科学.凭借少年时代的积淀,王贞仪很快有所斩获.
数学方面,王贞仪阅读了梅文鼎（清初数学家、天文学家）的《笔算》《筹算》以及中国古代算学和西洋算学的著作,写出了《勾股三角解》《历算简存》《筹算易知》《象数窥余》等数学书籍.这些数学书籍从内容上看,大多是对古人和西洋著作的高度概括和总结,但在数学方法和数学思想上,却有独到之处.
在数学中,同一个问题在处理方法上往往有简繁、优劣之别.那些好的、简单的方法可以收到事半功倍的效果.所以,王贞仪非常注重化繁为简.在《历算简存》中,王贞仪提到,梅文鼎的著作“即不胜繁,而其理要非易获”,所以她把自己多年的研究成果写成《历算简存》,达到明白晓畅、简约易懂的境界.在《象数窥余》的序言中,王贞仪也明确谈到写作该书的目的——“务求其理众晓,且简直明晰”.这些工作都表明,王贞仪时时注意化繁为简,使深奥难学的数学变得深人浅出,易学易用.
王贞仪还非常注重宣传数学的价值,在科举盛行的大清,数学既不受重视又难学,几乎成为“绝学”,王贞仪却能够意识到,数学著作不仅要讲知识,还要唤起民众对数学的重视,此等见识,正是梅文鼎等前辈们所不具备的.
释疑天文
数学之外,王贞仪更喜欢天文学,她在该领域的收获也更多.
王贞仪所处的大清,学习天文学是很困难的.数学只是被“视以为艰深而难之”,学习钻研本身是没有任何禁止的,然而,“天文之道”却属于“所禁例而不可以论”之列,是专属于皇帝的学问,民间是不可随便研究的.作为一位女性,王贞仪学习天文所受的限制就更多了.她不仅要顶住社会乃至官府的压力,而且还没有任何从事天文研究的仪器.
但王贞仪没有退缩,她研读了大量已被翻译成中文的西方天文书籍,从中吸取有用的成分；她自己动手,因陋就简地制作一些简单的观测仪器,并且大胆地进行实验.由于担心被阻止,王贞仪不敢在光天化日下研究天文,只能经常将自己关在屋子里,偷偷地做实验.
据记载,王贞仪的母亲就曾从门缝中窥见女儿做实验的情形：房中桌上的水晶灯被悬挂在房梁上当作太阳,小圆桌被放倒在灯下当作地球,而王贞仪手里拿着一面镜子当作月亮,一边移动着反复试验,一边不断观察太阳、月亮和地球的位置及其相互关系.另外,每当晴朗的夜晚,星光灿烂,王贞仪都会一个人坐在院子里,披风饮露,静静地注视着天空,仔细观察着天上大小星辰的运动和变化,辨识各种云层的流动和形态,直到天明.就这样,王贞仪她一边观测,一边认真思索,琢磨着从书本上学来的知识是否与实际观测相吻合.
短短几年,王贞仪写出了不少天文学著作,现存的有11篇,其中以《岁差日至辩疑》《地圆论》《月食解》最为引人注目.在《岁差日至辩疑》中,王贞仪解释了“岁差”现象,即太阳在黄道上每经过一个回归年的运行,比回到一年前的起点要差一段微小的距离.另外,王贞仪还指出了前代天文学中的错误.比如,“岁差渐而东”的观点是错误的,正确的观点应该是“岁差渐而西”,即一定节气、时刻太阳的位置,比如冬至点,每年都在逐渐向西移动,不在原处.
大清时代,“天圆地方”以及“地心说”的中国传统观念已经延续了数千年,根深蒂固.虽然当时西洋的“日心说”“地圆说”已经传入,但中国人对地心引力还缺乏认识,总担心站在球边和下半球的人,会掉到别的地方去.王贞仪在《地圆论》中,批驳“天圆地方”,宣扬地圆观念.针对人们如何在“球”上站立的问题,王贞仪认为,“天包地为甚大,故其度广.地中又为甚小,故其度狭.悉大气举之,所以地虽浑圆,而不忧人之所居倾跌,环立此皆因各方之天顶随其人之环立而异耳.”这说明,地球是处在四面皆天的空中,对于广阔无垠的宇宙来说,任何地方,任何人的头上都是天,所站的都是地,这种认识比“天圆地方”已经先进了很多.
《月食解》的大意是说:月亮靠反射太阳光而发光,凡光线传播恒以直线进行.日光被地球(或月球)所阻,不能前进,就会在它的背面成一黑影,横亘太空,成圆锥体,此圆锥体的轴与日、地(或月、日)连心线相一致.王贞仪所阐述的日月食成因理论,同现代天文学认识的日月食原理完全一致.
英年早逝
18岁到24岁期间,是王贞仪人生中最重要的时期,她的科学发现大都出自此时.
为了研究科学,王贞仪不顾家人反对,将自己的婚事一迟再迟.25岁时离开南京,嫁往安徽.由于她身体多病,加之平素苦读而引起的严重失眠,结婚五年后,就不幸因病离世,年仅29岁.她的学识在当时没有得到社会应有的认可,但她仍然留下了大量的手稿.临终前,王贞仪嘱咐丈夫将平生的手稿托交闺蜜整理,其好友也不负重托,花了六年时间,把大量的手稿整理成册.然而,遗憾的是,多数著作在民国后已经失传,如今,我们只能从残存的著述中领略这位奇女子的风采了.
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参考文献：
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