在明清时期的笔记⽂献中,记载了很多可⽤现代数学解释的内容,或为⼯程所⽤,或为游戏娱乐,展现了古⼈的智慧。卷帙浩繁的中国古代笔记中含有丰富的科学史料。本⽂从明清笔记中披检出的⼀些材料,涉及了数学中的某些思想、原则或⽅法。从现代数学的视⻆来考察、分析这些史料,将有益于拓宽中国数学史研究的视野,特别是将有益于揭示数学的发展与社会⽂化背景的关系。
标准化应属于现代管理科学的范畴,但是它的具体操作往往与计算⽅法、数理统计、误差分析等数学分⽀相关。标准化思想在中国肈源甚古,《考⼯记》《营造⽅式》《天⼯开物》等⼯艺技术经典为⼀代代⼯匠提供了制作规范,明末张岱(1597-1679)《陶庵梦忆》所记⾦陵(今南京)报恩塔的掌故,则提供了在建筑上利⽤标准化思想的有趣例⼦。
移棋相间⼤约是兴起于明末清初的⼀种智⼒游戏,其规则是:将⿊⽩棋⼦各n(n≥3)枚,左右分列成⼀⾏,每次将相邻两⼦⼀并移⾄两个相邻空格之中,经若⼲次移动使棋⼦变成连续排列的⿊⽩相间形式。清康熙年间褚⼈获(1635-1682)的《坚瓠集》对此提供了如下记载。七巧图的起源尚⽆定说,在⻄⽅它被称作“唐图”(Tangram)。
可以确信的是七巧图及与它类似的拼图游戏如燕⼏图、蝶⼏图或益智图,在明清两代曾于⺠间⼴为流⾏。清代道咸年间陆以湉(1801-1865)于《冷庐杂识》中记道。七巧图系由⼀块正⽅形切割为五个⼩勾股形、⼀个⼩正⽅形和⼀个⼩平⾏四边形⽽成,利⽤这些图形的拼补移动,可以构成种种奇妙的造型来。它的形制和功能很容易使⼈联想起古代数学家证明⼏何定理所⽤的弦图来。
抽屉原则是离散数学中的⼀个重要⼯具,其最简单陈述形式为:若将多于n个的物体放到n个抽屉中去,那末⾄少存在着⼀个抽屉,其中有不⽌⼀个物体。近世以来,这⼀原则⾸先被⽤来建⽴严格的有理数理论,其后逐渐被应⽤到不同的数学分⽀中,在数论、集合论、组合论中尤为重要。透视学兴盛于欧洲⽂艺复兴时代的艺术⼤师们,它与⼏何学有直接的关系。清代有⼈评论⻄画⽈:“⻄洋善勾股法,故其绘画于阴阳远近,不差锱⿉。
所画⼈物屋树,皆有⽇影。其所⽤颜⾊与笔,与中华绝异。布景由阔⽽狭,以三⻆量之。画宫室于墙壁,令⼈⼏欲⾛进。学者能参⽤⼀⼆,亦具醒法;但笔法全⽆,虽⼯亦匠,故不⼊画品。”坐标的应⽤独⽴并早出于解析⼏何。古希腊天⽂学家为了描述⽇⽉星⾠的运动⽽引进了球⾯坐标系统,中国古代地理学家为了绘制地图引进了平⾯⽹络坐标系统。
按照我们现今的理解,⼀种坐标系统的有效性有赖于其上的点能与⼀个数组建⽴⼀⼀对应关系;在这种意义之下,起源于中国的围棋及其记谱⽅式也是⼀种平⾯⽹格坐标系统。令⼈感兴趣的是,明清之交有⼈发明了圆式围棋,周亮⼯《书影》在摘引了东汉⻢融(79-166)的《围棋赋》后记道。
《周礼·考⼯记》《史记·夏本记》等古代典籍都提及⽔准测量,唐宋时代的《太⽩阴经》《武经总要》《营造法式》更详细记述了⽔准仪的构造与使⽤⽅法。然⽽要论造室测平之术,清代道光年间李光庭所撰《乡⾔解颐》则提供了更为⽣动与准确的描述。⼤衍求⼀术萌芽于南北朝时代《孙⼦算经》之末题,⾄南宋秦九韶(1202-1261)⽽蔚然⼤观。
这⼀问题流⼊⺠间后,先后有“孙⼦算”“⻤⾕算”“隔墙算”“翦管术”“秦王暗点兵”“韩信点兵”等繁多名称。有些著作还载有解题的歌诀。褚⼈获《坚瓠集》所引名称与歌诀内容尚未被研究者征引,今转录于下。明清笔记浩如烟海,限于学识阅历,笔者仅仅接触了其中的⼀⼩部分,挂⼀漏万所难免,所引材料亦恐有不妥之处,敬希⽅家⼀并教正。