《周髀算经》原名《周髀》,是中国历史上最早的一部天文历算著作,也是中国现存最早的一部数学典籍,是后世数学的源头,其算术化倾向决定中国数学发展的性质,历代数学家奉为经典。其成书时间大约在西汉末年,记载相关天文学和数学的发展成果,尤其在数学方面有着突破性的进步,后人认为是经典之作,因此则改称为《周髀算经》。
不过,也有史家认为它的出现更早,是孕于周而成于西汉,甚至更有人认为它出现在纪元前1000年。
唐时,《周髀算经》收入《算经十书》,成为《十经》中的第一部。目前,上海博物馆、辽宁博物馆皆有宋朝藏本。
现传本《周髀算经》大约成书于西汉末年(西元前1世纪),为赵君卿所作,北周时期甄鸾重述,唐代李淳风等注。历代许多数学家都曾为此书作注,其中最著名的是唐李淳风等人所作的注。《周髀算经》还曾传入朝鲜和日本,在那里也有不少翻刻注释本行世。
《周髀算经》之《序》
夫高而大者,莫大于天;厚而广者,莫广于地。体恢洪而廓落,形修广而幽清,可以玄象课其进退,然而宏远不可指掌也。
可以晷仪验其长短,然其巨阔不可度量也。
虽穷神知化不能极其妙,探索隐不能尽其微,是以诡异之说出,则两端之理生,遂有浑天、盖天,兼而并之。
故能弥纶天地之道,有以见天地之、则浑天有灵宪之文、盖天有周髀之法,累代存之官司是莫、所以钦着昊天,恭授民时。
爽以暗蔽、才学浅昧,隣高山之仰此慕景行之轨辙、负薪馀日,聊观《周髀》。其旨约而远,其言曲而中,将恐废替,濡滞不通,使谈天者无所取则,辄依经为图,诚冀颓毁重仞之墙,披露堂室之奥,庶博物君子,时思焉。
《周髀算经》之《卷上》
昔者周公问于商高曰:“窃闻乎大夫善数也,请问古者包牺(伏羲)立周天历度。夫天不可阶而升,地不可得尺寸而度。请问数安从出?”
这段翻译过来,大意就是:
周公(即周公旦)问大夫商高:“听说你擅于术数,请问古时伏羲氏立周天历度(意指天文历法),天那么高,没有阶梯可以攀爬升达,地那么广,没有尺子可以测量,那么伏羲氏是如何计算出这些相关的天文数据的呢?”
商高曰:“数之法,出于圆方。圆出于方,方出于矩。矩出于九九八十一。故折矩,以为句广三,股修四,径隅五。既方之外,半其一矩。环而共盘,得成三、四、五。两矩共长二十有五,是谓积矩。故禹之所以治天下者,此数之所生也。”
从商高的回答中可以看出,伏羲时代就已经有了“九九八十一”和勾股定理。
下图中大字为原文,小字为注释。
周髀算经中的勾股定理除了文字描述,还有绘图说明
再来看“九九八十一”。
这里必须要提及一个人的名字,或许,你从未听过他的大名。
这就是来知德,又称“来瞿塘”。
来知德(1525~1604),明代理学家、易学家,著名诗人,堪称一代大儒。字矣鲜,别号瞿塘,明夔州府梁山县(今重庆市梁平区)人。嘉靖三十一年(1552)举人,屡上公车不第,便“杜门谢客,穷研经史”,隐居求志,著述为乐。其晚年,朝廷特授翰林院待诏,不赴,敕建“聘君仁里”石坊。著有《周易集注》《来瞿唐先生日录》,分别收入《四库全书》和《续修四库全书》。穆宗隆庆四年(1570年)起,主要精力用于研究《周易》。神宗万历二十七年(1599年),完成《易经集注》一书。
1604年,来知德去世后,皇帝御赐“崛起真儒”匾额,以褒其贤。后世尊其为“一代大儒”、“崛起真儒”,建来公祠以祀。其学术思想和文学创作,别开生面,卓然成家,《易》学成就更是独树一帜,时称“绝学”,“孔子以来未曾有”,对后世影响至深。
来知德所著《周易集注》一书继承了朱熹的理数之学且更加详细。其深究易象之旨,则发朱熹所未发。本书侧重取《系辞》“错综其数"以论象以象数阐释义理,以义理印证象数,纵横推演,以象数错综变化,按图索骥,使失去了一千多年的象数,又回到了“四圣"原处。故在当时,《周易集注》被称为“绝学”。
《周易集注》中辑录了传自上古的“九九方数图”、“九九圆数图”。
九九圆数图
九九方数图
根据此书记载:
参尔会极。(数原)天数一参一得,三三生九。地数二,两二得四。四生八,以一而九。天之所以周流而不已,以二而八,地之所以对待而不移。天之道尽于九,九视地为有余。地之道尽于八,八视天为不足。然天用用,而不用体,故藏其体之九以从地。地用体而又用用,故加其用之八以应天。九八令而岁功成矣。
从九九圆数图中,可以清晰地看出“九九乘法口诀表”来源于华夏历法八节
九九圆数图中的八个节气,与伏羲先天八卦中的节气相同,二者均指太阳历八节。
所以,基本可以确定商高口中的“九九八十一”就是乘法口诀。在那时,商高能够如此轻易地说出“九九八十一”,显然,他对乘法口诀十分熟悉。
也就是说,在伏羲那个时代,乘法口诀也已经诞生并广泛运用在具体事务的计算中了。
从中不难看出,数学是来源于天文观测的产物,最初运用于历法。它不是凭空产生的,也不是从地里蹦出来的。像后世有人认为人有十指,故有“”十进制”的想法是幼稚而可笑的。
数字是人类最初从动物界分离出来而成为人的重要标志之一。中国古代先民的数字崇拜,主要表现在对一至十这十个基本数字的崇拜,以及对十以后的由基本数字生发出来的一些数字的崇拜。十以后的某些数字如由二、二、三相乘产生的十二,由二、三、四相乘产生的二十四,四七产生的二十八,六六产生的三十六,七七产生的四十九,八八产生的六十四,九九产生的八十一,由十产生的百、千、万等。
在古代中国人的文化观念中,一至十这十个基本数字都不单是数学意义的数字,它们还具有美学意义、祥瑞意义、世界观及宇宙观意义等。
例如:
天地之数:河图共有10个数,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10。其中1,3,5,7,9,为阳,2、4、6、8、10,为阴。阳数相加为25,阴数相加得30,阴阳相加共为55数。所以古人说:'天地之数五十有五',即天地之数为55,'以成变化而行鬼神也'。即万物之数皆由天地之数化生而已。
万物生存之数:天一生水,地六成之;地二生火,天七成之;天三生木,地八成之;地四生金,天九成之;天五生土,地十成之。所以一为水之生数,二为火之生数,三为木之生数,四为金之生数,五为土之生数。六为水之成数,七为火之成数,八为木之成数,九为金之成数,十为土之成数。万物有生数,当生之时方能生;万物有成数,能成之时方能成。所以,万物生存皆有其数也。
五行之数:五行之数即五行之生数,就是水一、火二、木三、金四、土五,也叫小衍之数。一、三、五、为阳数,其和为九,故九为阳极之数。二、四为阴数,其和为六,故六为阴之极数。阴阳之数合而为15数,故化为洛书则纵横皆15数,乃阴阳五行之数也。
大衍之数:大衍之数50即五行乘土之成数10;同时也是天地之数的用数。天地之数55,减去小衍之数5得大衍之数50,其中小衍为天地之体数,大衍为天地之用数。所谓'大衍之数50其用49',就是用大衍之数预测的占筮之法:以一为体,四十九为用,故其用四十又九。
天干交合之数:河图之数十,乃十天干之数也。交合之数为:一、六共宗,二、七同道,三、八为朋,四、九为友,五、十同德。正是万物生存之数。所以甲己合为一、六共宗,乙庚合为二、七同道,丙辛合为三、八为朋,丁壬合为四、九为友,戊癸合为五、十同德。十天干经交合之后,化为天干交合之五行,将河图五行之体化为天干五行之用。
六甲纳音之数:天地之数55加上五行之数5,合化为60甲子五行纳音之数。十天干之阴阳五行与万物相交,同气相求,同声相应各发出12种声音,无声无音不计,按河图北、东、南、西、中成象五位五行共60纳音。乃天地五行声音之数也。
伏羲之前,华夏先民在对太阳进行观测时,就经过长期积累形成了河图洛书。
从天文观测中诞生的“河图洛书”所蕴含与表达的,也是一种奥妙无穷的数学思想。其基本内涵为“和”或“差”数理关系,最直接、最基本的特点便是数字性和对称性。
使用数学方法可以证明或推导出河图、洛书,并证明河图与洛书同出一源。此外,还发现河图、洛书与算盘”和“万字符”存在着一定程度的联系。
如上图右下角所示,洛书上,纵、横、斜三条线上的三个数字,其和皆等于15,十分奇妙。这是世界最早的三阶幻方。
其记忆口诀便是:戴九履一,左三右七,二四为肩,六八为足。
大意就是,头上戴着9,脚上穿着1,左边是3,右边是7;2和4是肩头,6和8是足。
搞懂了意思,不难记吧?
你记住了这个口诀,就记住了洛书(见上图红框的顶头“上司”)。
这时,只许记住一点,四个角是用黑色的实心圆点来表示,而其余的数字形成了一个潜在的十字形,皆用空心圆点来表示。
上图红框中的数产生后,就自然而然形成了奇偶之数。
在此基础上,还可以衍生出更加复杂的幻方,如下所示:
实际上,人们所熟知的加减乘除四则运算其实也是从太阳历中诞生的。
除此之外,小数、分数等等也都是源自于太阳历的计算。
八千多年前的贾湖历法便是太阳历,胡大军称其为“四步太阳历”。
太阳历以冬至日影回归4年为周期,3个平年 + 1个闰年,平年为365天,闰年366天。
冬至日影回归是四年为周期
后来的四分历在“四步太阳历”的基础上进一步精细发展, 将四年周期取平均数,即除以4,得出每年平均为365.25天。
春秋战国时期的颛顼历就是四分历,溯源战国四分历来源于殷历,并研究得出历元在西元前1567年。这也将四分历年代指向了春秋以前,在商朝时期。
根据中国社会科学院学部委员,考古研究所研究员,中国社会科学院大学教授、博士生导师冯时的研究,春秋以前,四分历已为天文学家所掌握”,卜辞显示“当时的岁实很可能定在365~365.5日之间”,这涉及到了把一天平分,所以说是四分历。
冯时所著《中国天文考古学》
瞧,小数、分数,就这么诞生了。
元时,郭守敬编撰授时历时,将这一数值从365.25进一步精确为365.2425,与当下测算的太阳回归年的数据365.2422误差极小。
由此可见,早在华夏河图洛书的时代,我们的祖先就已经对太阳观察十分成熟了,达到了一个令人惊愕的高度,同样,数学也已经发展了一定程度,否则,是根本无法计算出365.25这个太阳回归年的数值的。
反观西方,他们在历法方面是怎么“发展”的呢?
1582年,由于岁差的存在,误差不断累积,以托勒密地心说为基础的儒略历,与事实误差了10天。格列高利十三世在利乌斯、吉拉迪和克拉维协助下,基于日心说而对历法进行了修订。
然而,教会是如何修订的呢?
采用的方法是:简单粗暴地删除。
别笑,后来明治维新时,小日子也是这么干的。
把“1582年10月4日星期四的次日” 变更为“1582年10月15日星期五”,中间差了10天怎么办?直接删除,即1582年10月5~14日被人为删除了。
教会任性,没办法。不相信的人大可去翻翻这段历史,看看洋历。
宋真宗大中祥符三年(1010年)至宋徽宗崇宁五年(1106年),在此近百年时间里,北宋曾进行5次大规模的天文观测,南宋杨忠辅在此基础上编成了《统天历》。该历一回归年为365.2425日,误差只有25.92秒,取代已经沿袭应用了长达七百年之久的祖冲之测量——365.2428日。
南宋杨忠辅在编制《统天历》时还发现,回归年长度并不是一个常量,它是逐渐变化的,其数值是古大今小,而这与现代天文学观测完全契合。
1276年六月至1280年二月,元朝修订《授时历》,中书左承许衡、太子赞善王恂、都水少监郭守敬、杨恭懿等使用简仪、仰仪、圭表、景符等天文仪器,在东西六千余里,南北一万一千余里的广阔地带,建立了27所观测点,进行“四海测验”(天文观测),最北为西伯利亚的铁勒,最南至南海的西沙群岛。
敢问西方有过这样的测量记录吗?拿得出来吗?
《授时历》对天文数据重新测定七项,对天文计算改革五项,首创“三差内插公式”和“球面三角公式”,推算出一回归年为365.2425日,再次证实南宋统天历的正确性。
可惜,时至今日,这些世界级的杰出成就还有多少人知晓?
此后300年的欧洲,一无类似的人力物力来组织完成这些大规模测量,二无有实际测量的历史记录,更遑论学术测量记录、实物仪器、度量衡等证据了。
在此情况下,他们居然神奇般地编制出了《格里历》,而且太阳回归年精确到365.2425日,与《统天历》、《授时历》一模一样。
只有结果,没有任何计算过程、没有推导过程,就连基础的观测数据都是一片空白,所有技术积累路线、发展轨迹全部缺失,所有测量历史全部空白,所有符合逻辑和常识的要点全不沾边。
一经出手,便是最终数据,且每年误差只有25.92秒。
中国的天文学有什么?
有历史记载、有文献记录,有多如牛毛的考古发现,有实物仪器,有测量及推算方式,有符合科学发展的技术轨迹,有组织、有人力、有物力,有长期研究,还有奠定基础的一切条件。
孰是孰非、孰真孰假,答案一目了然。
但也正因为如此,西方才千方百计破坏华夏的脉络与源流,希望后世的中国人永远不要学习天文,永远不要知道数学的起源,永远不要知道自己来自何处,永远不要知道自己的先辈曾经多么伟大、又为此付出了多少。
强烈建议数学课本上增加有关数学源头的内容,即数学来源于天文历法、来源于天文观测的内容。有关源头的内容,在华夏的典籍如《周髀算经》中一直存在,从未断绝,可是现在我们的教材被自宫、被“割裂”,导致绝大多数人都不知道文化的起源、知识的起源,实在是令人太遗憾、太痛心了。
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