; 摘要: 本文从自然数及其记数法的基本概念出(4)

2013-04-30 02:44
导读:; 教童稚知相乘之法则可,而与天人之理毫无可取。使以加一画即加一倍言之,则又何不可加为七画以倍之为一百二十八,渐加渐倍,亿万无穷,无所底止

; 教童稚知相乘之法则可,而与天人之理毫无可取。使以加一画即加一倍言之,则又何不可加为七画以倍之为一百二十八,渐加渐倍,亿万无穷,无所底止,又何不可哉?不知《易》但言四象生八卦,定吉凶,生大业,初不可损羲爻,益而为四爻,五爻。此乃天地法象之自然,事物通变之定数,不可以算士铢积寸垒,有放无收之小术,以乱天地之纪也。

; ; 邵雍、蔡西山之道,可勿仅以数学名也。始姑就之,天下趋焉;终遂耽之,大道隐焉。(《续春秋左传博议》卷下)

; 在他看来,先天易仅仅是算博士“铢积寸垒,有放无收”的雕虫小技而已,与大道无涉,也正是由于过分强调二进位制数学特性而失去了诠解大道的资格。

; 二、汪莱从P进制角度论证二进制的优越性

; 汪莱是清朝乾嘉时期杰出的数学家,也是中国古代著名的数学家。著有《衡斋算学》七卷、《衡斋遗书》九卷。因不满考据家因循复古的陈腐风气,郁郁不得志,以致英年早逝。

; 当时考据家以非两汉正统为由对邵雍数学学派进行全面否定,而从汪莱数学名著《参两算经》则可以看出他对邵雍观物思想和先天易情有独钟。

; 《参两算经》全文不足千字,分为《原始》、《立纲》、《汇奇》、《列偶》、《会归》,最后为《参两数说》,共六部分。文字极为凝炼,其中《原始》、《立纲》、《会归》各仅仅30余字。

其中《原始篇》曰:

; 端居观物,情契先天,见象数之纷纭,其可断者不外乎参两,乃著之则以示来者。

; ; 此篇为前言,讲明此算经的目的。在当时观物之学极为尴尬的形势下,“端居观物,情契先天”八个字包含的情感非同一般。

《立纲篇》:

; 立数在十,算如常法。或上或下,逢身进位。立法少实,即命为法,立法过实,盈实进一。大纲若此,诸数以定。

; 此为算法总纲,讲任意进制的乘除法及整除性法则。《汇奇篇》和《列偶篇》则分别为奇数进位制与偶数进位制的乘除法及整除性研究。

;《会归篇》是本经的结论部分:

; 曰参曰两乃数之原。立数于参,二乘一一。立数于两,一乘不烦。是以生诸数之法而不受裁于法。

; 通过上面的讨论,结论是二进制乘法口诀最简单,只需一算式,即一乘一等于一,并强调了二、三进位制的优越性,推之为“乃数之原”,旨在阐述他对“参天两地而倚数”的数学理解。

; 天津师范大学李兆华教授对汪莱数学著作有深入的研究,他在《汪莱〈递兼数理〉、〈参两算经〉略论》(吴文俊主编《中国数学史论文集(二)》)一文的最后指出:;

; 《参两算经》一书,提出了采用各种进位制的原则是“审法与数之宜”以求运算的简便与结果的准确,足见汪氏治算观点之高。汪氏又具体地给出2≤p≤10时各种进位制中的乘除表并深入地讨论了p进制中的“整除性”问题,在中算史上是空前的。p进制的研究是随着本世纪四十年代的产生而发展起来的,而中国的数学家在电子计算机产生之前一百余年对p进制的运算和理论达到如此熟练与深入,实在是值得骄傲的事情。

; 最后应该指出,这两篇著作都涉及到《易经》。《易经》究竟给予汪氏怎样的启发?怎样评价《易经》的这种影响?这是中国数学史研究中一个带有普遍性的问题。这个问题需要哲学史与数学史工作者共同努力才能给出实事求是的回答,本文姑从略。

; 尽管在上述论文中,作者刻意回避二进位制问题及相关评论,但是,从汪莱原著中我们不难看出,二进位制是《参两算经》的一个核心而且与邵雍先天易有千丝万缕的关联。

第五节; 从皮亚诺序数公理出发论证先天易是完备的二进位制

; 邵雍数学学派发现并广泛使用二进位制是不必费多少笔墨就能说清楚的事实,本文的主要目的在于从序数公理出发论证邵子先天易是完备的二进位制序数体系。序数体系的建立是抽象数学的基础。邵子先天易是第一个有明确定义的序数体系,也就是第一个抽象数学体系。

; 自然数的概念在数学上一直被当做最明显,最基本的概念来应用,直到上世纪末,在数学的公理化方法发展的影响下,才提出“自然数是什么”的问题。基于自然数的两种功能层次,即表达个数的概念和表达顺序的概念,19世纪末出现了著名的康托尔基数公理和皮亚诺序数公理,从数学的角度对什么是个数和什么是顺序号作出定义。

; 大家都知道,个数和顺序都是显而易见的概念。但从文明发展的角度来说,异同概念的出现是理性的起点,个数概念的出现是一个巨大进步,顺序概念的出现又是一个巨大的进步。对个数(基数)和顺序(序数)作出规范定义将大大方便文明史的研究,也有助于抽象数学本身的发展。

; 基数就是个数,是最原始的、很直观的数的概念,判断掌握基数概念的标准是只需有一一对应地数个数能力,尚不要求形成整体意识,也不要求有一般的比较概念。自然数的基数理论,即康托尔基数公理,是以集合和一一对应的概念为基础来定义的。由于在定义中不能隐含顺序概念在里面,使用集合的概念来定义是非常巧妙的,但也相当拗口。

; 给定两个集合A、B,如果存在一个规则f,对A中的每一个元素a,在B中唯一确定b(即a在f下的像),而B中任一元素b均由A中某一相应元素a唯一确定,那么就说f是A到B的一个一一对应。存在一一对应的两个集合称为等价的,取定一个集合A,把所有与A等价的集合放在一起,作成一个集合的类W,W中所有集合所共有的属性称为A的基数,简言之,类W本身就称为A的基数。集合的基数实际上就是集合中元素的个数。

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