Sunday, 26 August 2018

日本現存最古算額,竟然有1703次方程式!?

日本江戶時代算額奉納的作法,可能從17世紀中葉開始。然而,現存的算額之中,僅僅只有四面17世紀的算額,而且都在17世紀末。這四面之中,有兩面在京都,一面在山形,至於最古老的一面,就是被奉納於栃木県佐野市星宮神社的算額,時間是1683年。這面算額目前從神社出借,被展示於佐野市鄉土博物館。

栃木県佐野市星宮神社所藏算額(複製品)

這片算額在江戶末期已經稍有破損。到1975年因為神社發生火災,雖然沒有將算額燒毀,但表面炭化,上面的文字已經不容易看出。筆者在博物館隔著玻璃靠近觀看,仍然可以稍微看出上面的文字,但極不清楚。所幸在火災前,當地的中學老師與學生曾經將整面算額的內容抄錄下來,所以我們現在可以看到完整的複製品。從複製品中,我們可以看到上面的問題。第一題是體積與工程問題,第二題是和算中有名的「道明問題」,要問如何用一條L形的道路與一條線段將一個矩形地分成面積相等的三個區域。前兩題都是相對單純而且有實際應用的題目,但第三題就有趣了。東亞古代算學,2次方稱為「平方」,3次方是「立方」,4次方是「三乘方」,5次方是「四乘方」,所以「n 乘方」或「n 乘冪」就是「(n + 1) 次方」,而「開 n 乘方」就是要解一個 (n + 1) 次方程式。這題的圖形乍看之下不複雜,但是題目敘述中有「開六乘」、「八乘冪」、「開四乘」、「開三乘」 這些敘述,已經夠複雜了,到解法的最後,作者竟然宣稱要「一千七百○二乘方開之」,也就是要解一個1703次方程式!

栃木県佐野市星宮神社所藏算額

之前聽說和算家會去解超高次方程式,例如關孝和在《發微算法》中有一個問題最後列出1458次方程式。這次在算額上面看到出現更高次的方程式,真是令人驚訝。當然,算額上面並沒有詳細的計算過程,實際求方程式數值解的增乘開方法,在概念上並不困難,但當方程式次數很高的時候,計算就會變得很繁複而且曠日廢時。不知道作者花了幾個月才把這個超高次方程式的解計算出來?

後面第四題是第三題的類似題,但是只有問題沒有解法,也就是「遺題」,開放讀者挑戰。所以「遺題」的傳統不只是在和算書,也會在算額出現。這次到佐野開會,親眼看到日本現存最古老算額,以及上面1703次方程式及遺題,真是不虛此行!

栃木県佐野市星宮神社

栃木県在日本是相對鄉下的地區。如果大家有機會到栃木県佐野市,不妨到佐野市鄉土博物館與星宮神社看看。說不定你也可以看到這面日本最古老的算額!

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