昔在包犧氏始畫八卦①,以通神明之德,以類萬物之情,作九九之術②,以合六爻③之變。暨于黃帝神而化之,引而伸之,于是建歷紀,協律呂,用稽道原④,然后兩儀四象⑤精微之氣可得而效焉。記稱隸首作數, 其詳未之聞也。按周公制禮⑥而有九數⑦,九數之流,則《九章》是矣。
往者暴秦焚書,經術散壞。自時厥后,漢北平侯張蒼⑧、大司農中丞耿壽昌⑨皆以善算命世。蒼等因舊文亡遺殘,各稱刪補。故校其目則與古或異, 而所論者多近語也。
徽幼習《九章》,長再詳覽。觀陰陽之割裂,總算術之極源,探頣⑩之暇,遂悟其意。是以敢竭頑魯,采其所見,為之作注。事類相推,各有攸歸,故枝條雖分而本榦者⑾,知發其一端而已。又所析理以辭,解體用圖,庶亦約而觸周,通而不黷⑿,覽之者思過半矣。且算在六藝, 古者以賓興賢能⒀,教習國子。雖曰九數, 其能窮纖入微,探測無方。至于以法相傳,亦猶規矩度量可得而共, 非特難為也。當今好之者寡,故世雖多通才達學,而未能綜于此耳。
周官大司徒職⒁, 夏至日中立八尺之表,其景尺有五寸,謂之地中。說云:南戴日下五萬里。夫云爾者,以術推之。按《九章》立四表望遠及因木望山之術,皆端旁互見,無有超邈若斯之類。然則蒼等為術猶未足以博盡群數也。徽尋九數有重差⒂之名,原其指趣乃所以施于此也。凡望極高,測絕深而兼知其遠者必用重差, 句股(16)則必以重差為率,故曰重差也。立兩表于洛陽之城,令高八尺。南北各盡平地,同日度其正中之景。以景差為法,表高乘表間為實,實如法而一,所得加表高, 即日去地也。以南表之景乘表間為實, 實如法而一, 即為從南表至南戴日下也。以徑寸之筩(17)南望日, 日滿筩空, 則定筩之長短以為股率, 以筩徑為句率, 日去人之數為大股, 大股之句即日徑也。雖天圓穹之象猶曰可度, 又況泰山之高與江海之廣哉。徽以為今之史笈且略舉天地之物, 考論厥數, 載之地志, 以闡世術之美。輒造重差, 并為注解, 以究古人之意,綴于句股之下。度高者重表,測深者累矩,孤離者三望, 離而又旁求者四望。觸類而長之, 則雖幽遐詭伏(18),靡所不入。博物君子,詳而覽焉。
(《算經十書》, 中華書局1963年版)
注釋 ①“昔在”句——包犧氏,即伏羲氏,又號羲皇。相傳從這時起結繩為網,進入漁獵經濟生活。又傳他和女媧氏兄妹族外相婚,始創嫁娶, 正姓氏。八卦,用“—”和“--”符號組成,以“--”為陰,以“—”為陽。它們的名稱是:乾()、坎()、艮()、震()、巽()、離()、坤()、兌()。②九九之術——用以泛指數學。③六爻(yao)——爻有陰陽之別,以短線表示,斷者為陰,連者為陽,是《周易》中最小的單位。將八卦中的任意兩卦上下相疊而得重卦, 又簡稱為卦。每卦由六爻組成,是稱六爻。④“于是建歷紀”三句——即制定歷法,創制音律,考證事物的功能與用途,探究其中的道理。⑤兩儀四象——兩儀即陰與陽。四象由兩儀衍生而得,即少陰、少陽和老陰、老陽。⑥周公制禮——即周禮,亦稱《周官》或《周官經》,儒家經典之一,是對周王室及戰國時代各國制度以及儒家設計的倫理秩序的匯編。古文經學家認為是周公所制,今文經學家則認為它出于戰國。近人考證說明,這是戰國時代作品,偽托周公所作。⑦九數——一曰五禮,二曰六樂,三曰五射,四曰六書,五曰五馭,六曰九數。這是作為古代教育內容的六藝。其中九數即指算術。⑧張蒼——西漢初大臣、歷算家,以功封北平侯。精通律歷,明了圖書計籍。⑨耿壽昌——西漢理財家、歷算家。因精通數學,曾刪補《九章算術》。對天文歷法亦有研究,曾以銅鑄渾天儀觀測天象。有《月行帛圖》、《月行度》,均佚。⑩探賾 (ze)——探究微妙、深奧的地方。(11)榦(gan)——事物的主體或重要部分。(12)通而不黷——通暢順達,但不草率。(13)賓興賢能——以高度的禮遇來薦舉和選拔人才。(14)周官大司徒職——周官即周禮。司徒是從西周開始設置的掌管土地和人民的官員。(15)重差——根據直角三角形內部的平行相似關系,推算未知距離的高、遠、深。(16)句股——亦作“勾股”。直角三角形的夾直角兩條邊,短的稱為“勾”,長的稱為“股”;又在立竿測太陽高度時,標竿為“股”, 日影為“勾”。(17)筩——“筒”的異體字。(18)幽遐詭伏——幽深、遙遠、詭奇、隱伏。
賞析 《九章算術》,作者不詳。西漢早期著名數學家張蒼、耿壽昌等對它進行過增補刪訂。全書九章:一、方田(38題),二、粟米(46題),三、衰分(20題),四、少廣(24題),五、商功(28題),六、均輸(28題),七、盈不足(20題),八、方程(18題), 九、勾股(24題), 總計246例題,系統總結了我國從先秦到兩漢的數學成就。其中負數、分數計算,聯立一次方程解法等都是具有世界意義的數學成就。上述成就, 比印度早八百年, 比歐洲早一千多年。當它被傳入阿拉伯國家時,被稱為“契丹算法” (即中國算法)。該書隋唐時傳入朝鮮和日本,被定為教科書。現已譯成英、日、俄等外國文字。歷代多有注釋, 以劉徽與李淳風的注釋最為重要。
劉徽,考校度量衡,研究天文歷法,精通《九章算術》,提出“齊同術”,即不同分母分數相加減,須先同分母然后分子相加減; “今有術”,即屬于所謂比例類型的問題,均可依之解決; “棋驗法”,即商功章各種立體積的公式和少廣章開立方術、開立圓術,均用棋特制立體模型說明; “圖驗法”,即一切平面幾何學定理均用面積圖形來證明。作者對原題加以注釋外,始用割圓術計算圓周率,求出π=3.1416。十進分數與上元一次方程組互乘相消法亦為首創。
劉徽為其《九章算術注》寫的這篇序文, 由三部分組成:第一部分申明了為《九章算術》作注的必要性;第二部分則說明作注的原則和目的;第三部分則舉要說明作者對于《九章算術》的獨到的研究與發現。邏輯謹嚴,結構整一。
該文的價值不僅僅在于它是一部古代數學專著的序文,而且還在于它對當時的社會思想風氣進行了深刻的批判,隱含著較高的思想價值。序文的第一部分揭示了玄奧的《周易》同數學之間的淵源,既說明《周易》不是空而又空、玄而又玄的精神游戲,又說明數學也不是庸俗低等的簡單的計算手段。劉徽開天辟地地提出了對《周易》的科學的認識和對數學的哲學內蘊的認識。這樣的看法是前無古人的。在第二部分中,作者指出“其能窮纖入微,探測無方”正是古圣先賢們用數學以“賓興賢能,教習國子”的原因,并且不無諷刺地指出當時所謂的“通才達學”們“未必綜于此”的自大、愚蠢與淺陋,說明自己著書非但為了實用,而且還為了教化世人。顯然,作者批判的矛頭分明是針對當時魏晉盛行的空談玄風的,是針對當時不務實學的惡劣風氣的。這說明劉徽不只是一位數學家,而且也是一位縱覽時事、盱眙天下的偉大的思想家。
劉徽的學風是超俗的,其文風也是如此。魏晉之際,駢風初扇。當時文章句式多以四、六為主,排偶見長,語言錯金鏤彩,搜羅典故,穿鑿文字,從而呈現出鋪張華巧、繁復晦澀的趨向。作者的文章卻獨出此外,既有駢文的富麗精工,又有古文的樸茂灑脫。
作者造句駢、散并用。其中如“觀陰陽之割裂,總算術之根源”是駢文中慣用的對偶。而“昔在包犧氏始畫八卦,以通神明之德,以類萬物之情,作九九之術,以合六爻之變”這句話則在對偶的總體框架之中又嵌入對偶,用駢文的造句法造出來的卻是不平衡的散句,把內在的嚴整與外在的自然和諧地統一起來。至于“建歷紀,協律呂,用稽道原”分明是對排比句式的有意改造。如果寫成“建歷紀,協律呂, 稽道用”似無不可,然而卻不及原句的靈動自然,而多了些板滯。該文在造句方面兼得整飭與自然之妙。
作者造語簡凈質樸。該序首段如讓一般魏晉文士寫來, 只恐要變成懷古頌圣、鋪張揚厲的千數字以上的文章了;可是作者在這里只用了連今人都通的百余文字就說得完整、透徹。由此可見作者語言功力之深。
作者的重實務用的學風、華實相扶的文風和不墮流俗的人品都是值得我們繼承和宏揚的。
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