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二论华罗庚的《从杨辉三角谈起》 ——易卦三角的功能 倪则均,2015年2月2日。

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发表于 2015-2-2 08:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
1,原始的地理坐标。
中国的幅员十分辽阔,她的面积相当于十个埃及,与整个欧洲的面积相当。中国的长江是全世界的第三条大河,中国的黄河是全世界的第五条大河。长江流域和黄河流域的地理环境与尼罗河完全不同,长江流域与黄河流域之间的地理环境,也有着较大的差异。黄河流域的上游一带,是广阔的黄土高原,土质疏松,便于耕作,所以那里的黄帝部落,大约在六七千年前,就已经率先进入了农牧社会,创造了它们所特有的结绳文化。
“河图”和“洛书”,应该是黄帝部落传承至今的数学。其实,经过秦始皇的焚书坑儒之后,作为儒家经典的“河图”的早已散失,但是作为单纯数学的“洛书”,却没有跟着一起遭殃受损。我们今天使看到的“河图”,据说是宋代的陈抟,根据《周易大传》的记载,并参照了现存的“洛书”和其它一些相关资料,所揣摩出来的复原品。陈抟根据五行学说的需要,将十个绳结紧环五个绳结,一起画在中间的核心位置,表示位居中央的“土”。其实,“河图”应该是黄帝部落所统一颁布的加法运算的规则,其核心的那十个绳结应该放置在最外围,相当于我们今天的括号。“洛书”是一个三阶纵横图,反映了平方环里的排列规律。

我国的长江下游一带,是坚硬的粘土,尽管不能运用石器或骨器予以耕作,但是气候温润森林密布,生活在这里的蚩尤部落则以狩猎为生,需要较高的智慧与胆识,他们在刻痕记数的基础上,发展出了他们的刻痕文化及其算筹记数的方法。他们的算筹记数方法,又有下面两种表达方式,从而首先创立了数的十进位的记数规则。
大约在四千多年前,在我们的中华大地上,连续发生了两场旷日持久的十分惨烈的混战,参战的三方全都付出了极其沉痛的代价。第一场大战是涿鹿之战,第二场大战是阪泉之战,这二场大战之间,似乎只有极为短暂的停息,并且全都发生在我们今天的河南省境内,。黄帝部落是此二场大战的胜利者,蚩尤部落则是此二场大战的战败者,从此黄帝部落的绳结文化,长期被统治阶层所推崇,当作了他们的治国重器,蚩尤部落的刻痕文化,则散落于民间,服务于大众的日常生活,真可谓是各行其道相安无事,这种情况直到姜尚助周灭商之后,才是有所改变。
“筹算”的运算方法比较复杂,而且民间熟知“筹算”的运算方法的能人,是不肯轻易传授给外人的。然而,孙武自齐来吴后,不仅很快就掌握“筹算”的运算方法,并且将这种运算方法,在他的《孙子算经》里予以了公开,由此促进了我国古代数学的飞快发展,形成了中国数学的第一个巅峰时期。这个巅峰时期正是春秋战国时的“百家争鸣”。儒道两家在数学上,同样也展开了十分激烈的争论。

活跃在黄帝部落和蚩尤部落之间的炎帝部落,则将黄帝部落的结绳文化,与蚩尤部落的刻痕文化融合了在一起,由此创立了博大精深,光辉灿烂的中华文明。我们今天所看到的《周易》八卦,最初是萌芽于炎帝部落的《连山易》,它应该是炎帝部落的一幅地理环境的方位图。到了商代称为《归藏易》,到了周代称为《周易》。
其实,《周易》应该分为“经”和“传”两个部分,“经”就是炎帝部落所首创的地理环境图,而“传”则是儒家将“经”改变为占卜工具后的占辞汇编,成了一本专供卜筮用的谶书,称之为“数术”。然而,道家则从“经”里发现了“算术”,道家的“算术”与儒家的“数术”,争斗了几千年,最终还是由于“数术”的恶性膨胀,致使道家的“算术”走向难以挽救的衰败。

2,古老的经典作用。
《周易》八卦的卦符变化规律是:全部为阳爻的卦符,和全部为阴爻的卦符全都只有一个。只有一个阳爻的卦符,和只有一个阴爻的卦符都是三个。因此,《周易》八卦的卦符变化规律,就是一个二项式的展开系数,即有(1+1)3=1+3+3+1,我国古代就是根据这个规律,得到了代数方程的数值解法的。
我国成书于秦朝之前的《九章算术》,其第四章“少广”,主要讨论了由图形面积或体积求其长度的问题,它标志着我国古代求一元高次方程数值解的开始,它也是现代笔算开平方或开立方的根源。因此,我国古代的解方程称为“开方术”,下面不妨就以“少广”章的第十二题:“今有积五万万千二百二十五(平方)步。问为方几何?”为例,给出我国古代“开方术”的具体步骤。
运用现代符号来表示,本题所给出的开方术,相当于解方程x2=55225。首先作倍根变换,令x=102x1,将原方程变为:x2=(102x1)2=55225。估计得x1的整数部分为2,次作减根变换,令x1=2+10-1x2,将方程变为:(10x2)2+400(10x2)=15225。略去平方项,估计得x2的整数部分为3,再次作减根变换,令x2=3+10-1x3,则方程变为:x32+460x3=2325,再略去平方项,估计得x3的整数部分为5,令x3=5+10-1x4,代入方程可得:x4=0,由此得出,x=235。
此例所给出的55225是一个平方数,所以可以开尽,如果所给出的数不是一个平方数,得到的是一个无法开尽的无理数,那么“开方术”则说:“若开之不尽者,为不可开,当以面命之。”在我国古代数学中,“面”是指平面图形的边,在“开方术”中应该是指正方形的一边。“以面命之”的意思是将这个开不尽方的数,借助“面”来表示,。这里的“面”相当于现代用根号表示无理数中的被开方数。
因此,无理数的概念,对于中国数学来说,可谓是顺理成章的事情,表现得那么波澜不惊,处理得那样有条不紊。然而,在西方数学里,由于无理数的出现,曾引发了他们的“第一次数学危机”。希帕斯是毕达哥拉斯学派里的一个善于独立思考的青年,他发现若正方形边长为1时,它的对角线是不可度量的。由于他的这个发现,动摇了毕达哥拉斯学派“万物皆数”的哲学基础,因此被丢入大海,葬身鱼腹。
3,现代的重要意义。
莱布尼茨是“中国式微积分”的创建者,也是欧洲大陆数学的领军人物,他们与以牛顿为首的,英伦三岛的“西方式微积分”,展开了长达一个多世纪的论战。法国传教士白晋,是所谓的“国王数学家”,他是康熙的数学顾问,负责给康熙讲解《几何原本》。史载是白晋将我国的《周易》寄给了莱布尼茨,促使他完善了二进位制的记数方法,为我们今天的电子计算机时代的到来创造了条件。
莱布尼茨特意制造了一台手工计算机,奉献给康熙,请求能让他来华再作更进一步的发掘,然而却被康熙断然拒绝了。这种做法与沙俄彼得大帝,特意建筑圣彼得堡,请去欧拉的做法完全相反,康熙的如此作为,实在让人无法理解。或许康熙认为,我国古代的数学宝库,应该留给炎黄子孙自已去挖掘,不能让洋人也来插一手。其实,莱布尼茨的发现,仅仅是冰山一角而已。《周易》里的真正高深的数学,莱布尼茨还远远尚未触及。
笔者已经发现,在一个规则合数环里,如果它有n个素因子,那么它就会共有2n个因子数。其中只有nC0个0阶因子数1;nC1个1阶因子数:2,3,5,…,pn;……,nCn个n阶因子数:p1p2…pn。显而易见,这个规律同样也能构成一个易卦三角,由此更进一步完善了我的合数环理论,说明我的合数环理论决不是无本之木,无源之水。
其实,杨辉对于这个易卦三角,早有十分深刻的认识。那时的杨辉已经发现,这个易卦三角的斜向第一列的数全部都是1;其斜向第二列的数,则是公差为1的等差级数;其斜向第三列的数,则是以斜向第二列的数为差二阶等差级数。杨辉正是由于这个发现,才是得以开创出了他的“垛积术”,给出了全体自然数的平方和,为n(n+1)(2n+1)/6的计算公式,验证了沈括所给出的酒坛堆的计算公式。
杨辉所开创的“垛积术”,经朱世杰的推广到李善兰的引申,历经六百多年的不断发展,形成了一道十分独特,极其壮丽的风景线。我的“高次纵横图与自然数等幂和”,不仅是对于杨辉纵横图的发展,更是将杨辉所开创的“垛积术”,推至又一个新高度。我总觉得杨辉所开创的“垛积术”,今后还有更为广阔的前景。其实,华罗庚的《从杨辉三角谈起》,重点是介绍各类级数的问题。然而,不管是混合级数还是循环级数,都是对于等差级数的发展,由于华罗庚对于等差级数的论述,似乎是出了一点问题,从而使得他所介绍的各类级数,成了无本之木,无源之水。

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