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中国古典数学的副产品

http://www.newdu.com 2018-01-14 《中华遗产》 佚名 参加讨论
七巧板、九连环、华容道、鲁班锁,号称古典智力游戏的经典。何谓经典?凡是经过时间考验而仍能流传的,就是。上述四种游戏,若追根朔源的话,都有上千年的历史。
    是什么让这些游戏如常青树长盛不衰?答案是,在它们的背后,都有一个坚实的后盾——数学。比如,七巧板与勾股定理有关,华容道脱胎自组合数学,而解九连环用的就是递归的原理。这意味着,当你毫不经意地拿起这些玩具准备游戏一番时,你已经是在和数学斗智了。
    任何发明创造都有其缘由。在生产力相对低下的远古,人们绝不会为游戏而发明游戏,或为快乐而发明游戏。这些游戏其实是数学的副产品,而数学又是生活的副产品。
    这么说有点费解,让我们还是回到从前。
    很久很久以前,在人们还不知道“数”的时候,就与“数”相遇了:今天捕获了几头猎物?采集了多少颗果子?为了能记住它们,最好用的便是自己的手指,数一个,掰一下手指头,所谓“屈指可数”、“一一对应”就是这么来的。但手指头只有10个,大于10的时候怎么办?有人用石子、贝壳来计数。还有的用在绳子上打结的方法,“结绳以记事”。
    除了数数,古人生活中最重要的事就是看天测地:天球如何运行?土地面积如何测量?如何解决如此高难问题呢?公元前11世纪时,西周的周公也是这么问他的大臣、算学大师商高的。商高说,用矩就可以解决。矩,即木工用的曲尺。这怎么可能呢?
    商高说,世间万物的形状不外乎圆和方,圆的数据来自于方,而方的面积如何求得呢?把方形沿对角线对折,如果勾(短边)是3,股(长边)是4,那么弦(斜边)就是5。方形面积就此得出。商高的这番“勾三、股四、弦五”,与勾股定理同理。
    小小一个矩却有大用途。商高说:竖立的矩,可以测量高度;倒立的矩可以测量深度;而平放的矩则可以测算距离;让矩旋转,可以画出圆形;把两个矩合在一起,可以得到方形。为了教学更加形象生动,商高拿出了一块正方形木板:在木板四边中间各取一点,将其连接起来,可得4个三角形和1个正方形。用这5块木板,可以测量任何图形的面积。
    这段故事,记载于中国最古老的天文算法书《周髀算经》里。根据商高的说法,早在大禹治水时就已经懂得用规矩之法,那么中国发现勾股定理的历史至少有4000年。其实,如果再往上追溯,中国人认识图形的年代更早:在距今6000年左右的西安半坡遗址出土的陶器里,已经有用1〜8个圆点组成的等边三角形和分正方形为100个小正方形的图案。
    以形求数,这是中国古代数学的特点——通过长期测量的经验发现数学规律。中国如此,古代埃及人、古代巴比伦人也如此,否则金字塔便无从建造。
    商高的五巧板即七巧板的前身。七巧板之妙,就在于它是勾股定理的完美再现。勾股定理是几何学中最重要的一条定理,而“几何学”希腊文的原义是什么呢:土地测量。
    用几块板,拼搭万千图形,不仅是好玩,拼搭的还是世界。所以商高又说:“矩”和“数”结合起来,就是指导和统治万物的东西。(撰文/黄秀芳 选自《中华遗产》2009年第12期)
     (责任编辑:admin)
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