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【馮睎乾十三維度】中國人用17個字證明畢氏定理?

日前在《南華早報》看到一則「大国自豪」新聞,題為「Ancient Chinese proved the Pythagorean theorem in 17 characters: mathematician」,有個專家跳出來說,中國人早在西周時期就用17個字證明了勾股定理(即畢氏定理),還說比歐幾里得早了幾百年。我聽完,只想呵呵兩聲,然後問一句:中國古人這麼厲害,不知什麼時候有專家會發現,原來堯舜時代已有人提出相對論呢?

報道中的專家,是中国科學院院士、數學家周向宇。他最近受邀演講,暢談中國古代數學文化,指《周髀算經》所載周公和商高的對話,其實已包含了畢氏定理的證明,更盛讚它「言約旨遠」。經中的商高說:「數之法,出於圓方,圓出於方,方出於矩,矩出於九九八十一。故折矩,以為句廣三,股修四,徑隅五。既方之,外半其一矩,環而共盤,得成三四五。」

周向宇所指的17字證明,就是「既方之,外半其一矩,環而共盤,得成三四五」,《南早》把這句話翻譯為:Draw a square around them, halve one rectangle side, rotate it all around, and you get three, four and five. 勉強翻譯出來就是:「在它們周圍畫個正方形,將一個矩形的邊切成兩半,將它旋轉一圈,就得三、四和五了。」這樣的「證明」你看得懂嗎?精不精彩?

說實話,就連我們的專家周向宇最初也看不大懂。他認為「既方之」是理解商高思想的關鍵,但這到底是什麼意思呢?於是他花了幾年時間,專心翻文獻、做研究,反覆思量無數次才悟出:「既」在這裏的意思是「全、都」。至此,周向宇才覺得自己弄明白商高的「證明」。

但中国人也先別急着為「祖宗榮耀」乾杯。周向宇的發現其實一點也不新鮮。數學史家曲安京在1996年9月曾發表〈商高、 趙爽與劉徽關於勾股定理的證明〉一文,指出早在1950年代,中国數學史界已激辯 《周髀算經》是否給出勾股定理一般形式的證明,「但終因其原文有關文字過於隱晦而難於疏通,結果不了了之。」

據曲安京說,到了八九十年代,台灣及美國多位學者重新研究商高那寥寥幾句話,是否真的證明了勾股定理。其中台灣的陳良佐認為「商高原文尚有個別疑點,只是求弦的方法,未必稱得上是對勾股定理的證明」(「弦」即hypotenuse,指直角三角形的斜邊),但其餘幾位學者則認為商高已經證明了。然而在我看來,現代學者不管主張哪套說法,都必須對《周髀算經》的文字大量「腦補」和瘋狂「解碼」,才能從那堆晦澀神秘的文字中解讀出畢氏定理的證明。

《周髀算經》成書時間一向沒有定論,估計有二千多年,但未必早於古希臘歐幾里得的《幾何原本》(畢氏定理證明在西方初見於此),所以《南早》稱商高比歐幾里得早幾百年證明勾股定理,未免有點誇大其詞。

再說,那17字的「證明」,它跟歐幾里得的方法完全不是一回事。《幾何原本》用了嚴格的邏輯推演,每一個結論都建立在前面已經證明的基礎上,就像一棟數學理論的摩天大樓。西方人的文明,就是以歐幾里得的數學思維方式作為活水源頭。

中國古代的數學則更傾向實用,可以量田地、建橋樑,中國人就滿意了,至於背後的邏輯和推導,都不是重點。中、西數學的另一大差異,還在於表達方式——歐幾里得的證明一看就懂,但商高的「證明」呢,二千年過去了,專家還要為一個「既」字的意義苦苦思考幾年,蚊都瞓啦!

《南早》報道的這個「開心大發現」,不禁讓我想起李政道也曾稱讚屈原「運用對稱性論證了天地都是圓的」,又形容《天問》「也許是最早的宇宙學著作」,彷彿把屈原提升至幾何學家、宇宙學家的高度,這樣的民族虛榮心,也許正是中國真正走進現代文明的最大障礙。

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耶穌說:「一粒麥子不落在地裏死了,仍舊是一粒;若是死了,就結出許多子粒來。」
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