鐵證:從乘法算理判斷《同文算指》是《實用算術(shù)概論》的底本
原作者:青華道人
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? ? ? ?克拉維烏斯是誰?克里斯托佛·克拉維烏斯(Christophorus Clavius),沒錯!他就是大名鼎鼎的明末來華野和尚立馬豆的老師,徐保祿《幾何原本序》中提到的“丁氏”,被他同時代人稱為“16 世紀的歐幾里得”的,在數(shù)學(xué)和天文學(xué)領(lǐng)域建樹非凡的,影響了歐羅巴名家伽利略、笛卡爾、萊布尼茲等人的,編著15卷《幾何原本》評注改寫本的,在他的專業(yè)指導(dǎo)下對儒略歷進行歷法改革建立了格里高利歷的,功勛卓著的歐羅巴著名的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家。

? ? ? ?徐保祿在《幾何原本序》中形容克拉維烏斯說:其師丁氏,又絕代名家也。
? ? ? ?托名立馬豆寫的《譯幾何原本引》中夸贊說:竇昔游西海,所過名邦,每遇專門名家,輒言后世不可知,若今世以前,則先生之于幾何無兩也。
? ? ? ?希斯說:克拉維烏斯(Clavius)并未給出《原本》的翻譯,而是改寫了證明;在他認為需要之處,通過壓縮或增添,使證明變得明白曉暢。
? ? ? ?《悟真》曰: “饒君聰慧過顏閔,不遇師傳莫強猜。只為丹經(jīng)無口訣,教君何處結(jié)靈胎?!钡さ佬逕?,弟子修到了一定的關(guān)口,都要師傅傳授口訣,否則僅憑自己的小聰明揣度丹經(jīng),容易盲修瞎練,誤入歧途。不僅修道不成,蹉跎歲月,更有可能走火入魔,戕害生命。從克拉維烏斯的《實用算術(shù)概要》(Epitome Arithmeticae practicae)第四章“整數(shù)乘法(Multiplicatio Integro)”的內(nèi)容判斷,顯然克拉維烏斯沒有得到真?zhèn)?,沒有名師指點口訣,更不可能是李之藻的師祖!

? ? ? ?這是克拉維烏斯在“整數(shù)乘法”對乘法規(guī)則(算法)的解讀,對應(yīng)的是李之藻《同文算指》中相應(yīng)算法解說。看克拉維烏斯對這個算法的描述,白線上面的一段文字啰哩巴嗦,生硬拗口,語義貧乏,簡陋粗鄙,干癟癟的勉強湊活看就先不說了,我們不能要求太高是不是?單看我劃白線的這個解釋就非常魔幻了,真的是“神來之筆”,讓人目瞪口呆,無語凝噎!克拉維烏斯抖了個機靈,在解讀李之藻對算法的描述后又多說了一段。他說:Vel certe si figura propositae inter se addantur,addita prius figura denarum referuata,si qua seruata est,dabit prima figura huius aggregati ?(reiecta secunda figura tanquam superuacanea)secundam figuram summae producendae.
? ? ? ?這句話的中文意思見上圖白色文字。什么意思呢?克拉維烏斯說,前面已經(jīng) 1 乘以 2 得到 2,寫在第一位上(個位),現(xiàn)在可以把 9 和 8 相加,得到 17,然后把 17 的第二位(十位)上的 1 舍棄,留下7,把它寫在 9 和 8 乘積的 第二位(十位)上,這樣,就得到了 72。這個算法是錯的,大錯特錯,看起來數(shù)字好像湊起來了,但是從數(shù)理上講,完全不對!克拉維烏斯根本就不知道這個算法為什么是這樣的。

? ? ? ?我們看第一道例題:9 乘以 8。先把 9 和 8 都湊成 10,把補數(shù) 1 和 2 分別平行列在右邊。然后用 1乘以 2,得到 2,寫在下方。再用 9 減去 2 或者 8 減去 1 都能得到數(shù)字 7,列在下方十位上。因此,9 乘以 8 的結(jié)果就是 72。
? ? ? ?這個算法本質(zhì)上是用九九乘法表,通過使用乘法對加法的分配率來簡化乘法的一個方法,它能夠把復(fù)雜的乘法轉(zhuǎn)化為簡單的乘法和加減法,方便計算。這種利用乘法對加法的分配率進行大數(shù)或復(fù)雜的數(shù)進行乘法計算的方法最晚在2300年前(西元前305年)的中國早就有了。迄今為止國內(nèi)發(fā)現(xiàn)的西元前305年戰(zhàn)國時代的算具——大九九算表,就是最好的文物實物證明。該算表比較早先發(fā)現(xiàn)的“里耶秦簡九九表”和“張家山漢簡九九表”文物還要早100年。
? ? ? ?另外,這種簡化計算的方法,中國自古以來一直在總結(jié)和使用,并不是一時一人的發(fā)現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造!
? ? ? ?唐代中期以后,普遍推行“兩稅法”的賦稅制度,經(jīng)濟情況得到一定程度的復(fù)興,農(nóng)業(yè)、手工業(yè)和商業(yè)有了較大的發(fā)展。與此相應(yīng),人們在日常生活中需要進行計算的機會大量增加,從而產(chǎn)生改進和簡化籌算算法的迫切要求,促進了實用算術(shù)的發(fā)展,并且取得了顯著的成就。例如,以《夏侯陽算經(jīng)》名義流傳至今的《韓延算術(shù)》,是一部可供地方官吏和平民百姓學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識和計算技術(shù)的實用算術(shù)書。全書共三卷八十三題,書中收集和征引各家算法及當時法令,保存了寶貴的數(shù)學(xué)史料。其中記載有將籌算多位數(shù)乘除轉(zhuǎn)變?yōu)閱挝粩?shù)乘除的算法,把要擺放上中下三層的籌算簡化為在一個橫列里演算。如乘數(shù)為35,就可以先乘5,然后乘7。除數(shù)為12,可以先折半,然后再除以6。當乘數(shù)首位是1時,又可以“以加代乘”。如乘數(shù)是14,可用“身外添四”法,即被乘數(shù)不動(這相當于該數(shù)乘以10),然后再退一位加上該數(shù)的4倍;乘數(shù)是102,可用“隔位加二”法,除數(shù)是12,可用“身外減二”法,等等,都在被乘數(shù)或被除數(shù)籌式本身上進行演算。對于更多位數(shù)的乘除,可用類似的方法去處理。如果乘數(shù)或除數(shù)的首位數(shù)不是1,還能采用各種方法將它化為1,然后再來計算。這種算法叫做“求一”或“得一”算法,當時曾受到不少數(shù)學(xué)家的關(guān)注。據(jù)史籍記載,晚唐天文學(xué)家邊岡“用算巧,能馳騁反復(fù)于乘除間。由是簡捷、超徑、等接之術(shù)興,而經(jīng)制、遠大、衰序之法廢矣”。這也從一個側(cè)面反映了唐代學(xué)者在簡化數(shù)字計算方面的成果及其影響。中唐以后乃至宋元時期,改革和簡化籌算算法的工作一直在繼續(xù)著,并且不斷有所進展,其中許多成果還被后來的珠算術(shù)所吸收,直到珠算完全代替籌算,這一工作方告結(jié)束。涉及籌算改革的專門書籍,除《韓延算術(shù)》外,還有陳從運《得一算經(jīng)》七卷,“其術(shù)以因折而成,取損益之道,且變而通之,皆合于數(shù)”,江本《一位算法》2卷,龍受益《算法》2卷、《求一算術(shù)化零歌》1卷、《新易一法算范要訣》1卷等,但可惜的是這些著作都已失傳了。
? ? ? ?下面我演示一下這個算法的原理。

截取這個算表的一小部分:1 到 10。

計算步驟如下:

? ? ? ?上圖中我用紅筆框出的算式就是克拉維烏斯乘法法則的由來。藍筆框處的算式就是利用算表進行演算的過程。前面講過,我們已經(jīng)把 9 用 10-1 替換,把 8 用 10-2 替換,因此 9 乘以 8 就是 10-1 乘以 10-2。在算表中,先分別找到第一行和右手第一列的 10,引一根線出來讓它們相交,交點所代表的數(shù)就是 10 乘以 10 等于 100。再分別找出第一行的 10 和第一列的 -2,同樣讓它們相交,交點的乘積就是 -20,剩余的步驟同樣如此操作,就可以得到 9 和 8 的積了。關(guān)鍵是紅框里面 9-2 或 8-1 是十位數(shù)字,而 2 是個位數(shù)字。
? ? ? ?和克拉維烏斯不同的是,李之藻在《同文算指》中的解說,行文流暢,語義連貫,言簡意賅,意思準確,中規(guī)中矩,沒有任何問題。

? ? ? ?李之藻在《同文算指》中只講了算法,沒有剖析算法背后的原理,于是克拉維烏斯也沒有講原理,但是,他自作聰明,畫蛇添足地又多說了一段,我猜他寫下這段的時候心里應(yīng)該是很得意的,但恰恰唯有這段話不符合數(shù)理,暴露了他根本不理解這個算法的真相!這么簡單的內(nèi)容,大師克拉維烏斯會不懂?所以,真相昭然若揭!那就是:初刊于1613年的李之藻的《同文算指》是首刊于1583年的克拉維烏斯《實用算術(shù)概論》的底本。換句話說,《同文算指》是李之藻為立馬豆們編撰的數(shù)學(xué)教材,立馬豆們搬運會歐羅巴,把對《同文算指》的翻譯和解讀搞出了一本《實用算術(shù)概論》,假托給又一個神人“克拉維烏斯”!