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Wednesday, 19 August 2020

學數學,發大財!古代靠數學吃飯的人賺很大嗎?

當我們選擇大學科系與求職的時候,通常不會只考慮興趣與能力,經濟因素也是重要的考量。21世紀非常多的中、高社經地位工作都需要用到大量數學,但古代的數學從業人員的收入如何呢?筆者在本篇文章將以日本江戶時代為例,看看當時學數學是否能發大財!

江戶時代(公元1603-1867年)的日本,是個穩定的封建制度社會,天皇與他的朝廷具有宗教與儀式性的功能,而國家真正的權力在德川家世襲的「征夷大將軍」手上。以征夷大將軍為頂點的武士階級統治全日本,將軍的行政機關稱為「幕府」位於江戶(今東京都心的區域),而幕府之下,則有大大小小約「三百諸侯」,或稱為「藩」,統治日本各地。江戶時代是日本歷史中相對和平且文化蓬勃發展的年代,但這個時代其實並未如許多人印象中的「鎖國」,因為日本持續與荷蘭、朝鮮及明、清帝國有往來,所以歐洲與東亞大陸的數學知識也會傳入日本,刺激日本數學的發展。17世紀中葉開始,日本逐漸發展出具有特色的數學文化,被稱為「和算」,而和算發展初期的重要代表人物就是被稱為「算聖」的關孝和(公元1642? – 1708年)。關孝和的數學成就甚高,他是歷史上最早考慮「行列式」概念數學家,下圖為日本在1992年發行的關孝和郵票,後面就是行列式的圖案。而關孝和的工作,其實也稍微和數學能扯上關係。

關孝和出身甲府藩(今山梨縣),是藩主德川綱重與其子綱豐的家臣。德川綱重是德川幕府四代將軍德川家綱之弟,其本人與多數藩士,包含關孝和在內,都長居於江戶,而甲府藩的藩士都有幕臣(幕府直屬武士)的待遇。關孝和在甲府藩擔任「勘定方用改」的職務,是與財政檢查有關的工作,算是與數學有關。關孝和的第二任主君德川綱豐在1704年的時候成為五代將軍德川綱吉的養子兼將軍繼承人,改名德川家宣,並進駐江戶城西之丸,而關孝和也隨其主君進入西之丸,任納戸組頭(出納長),成為名實相符的幕臣,而且被允許直接謁見將軍,直到1706年引退。

關孝和的工作基本上都與數學有關,屬於中階武士,那他的俸祿有多少呢?他作為甲府藩士的時候年俸是250俵,成為幕臣之後是300俵。在江戶時代,中下階武士通常沒有自己真正的領地,而是從主君那裡每年得到「切米x俵」的俸祿,形式上就表示這位武士會得到年產量x石的土地收成的玄米(糙米)。但實際上,扣除農民生活所需與各項支出之後,幕府的制度是 1俵 = 3斗5升 = 0.35石。以1石 = 150公斤 計算的話,關孝和在甲府藩士期間的年俸是玄米 250×0.35×150=13125 公斤。而在短暫的幕臣時期,年俸則是玄米15750公斤。這樣的年俸,價值有多少呢?如果以現代日本的物價,1石(150公斤)的米價約為63,000円,則關孝和的年俸在550萬至660萬円(折合台幣約150-180萬元)。

但江戶時代的糧食生產沒有現代這麼充足,稻米的價值其實比現代更高。歷史學家找到了另外一種比較的方式,就是用江戶時代木工見習生的薪資比較。江戶時代木工見習生要工作20天才能賺到1石的米,而現今的日本木工見習生的日薪約為15000円,所以江戶時代1石的米在現在的感覺來說大約是 15000×20=30萬円。用這樣的感覺來考慮,關孝和的年薪落在2600萬至3100萬円(折合台幣709萬至845萬元)之譜,跟當代許多民主國家領導人的年薪在相同的等級。

像關孝和這樣身為中階幕臣的數學從業人員,年薪換算成現代的價值竟然這麼高,或許在不少人眼中可以算是「發大財」。但他已經是能直接謁見將軍等級的武士,如果是低階武士中的數學從業人員呢?我們可以從各藩的初階會計人員來看。

江戶時代武士的工作基本上是嫡男世襲,但遇到會計相關工作,因為需要數學與計算的天分,不見得由嫡男世襲,可以是任何一個兒子,甚至由養子繼承。江戶時代最大的藩是位於現在石川縣的加賀藩,領地有102萬5千石,人稱「加賀百萬石」。因為領地龐大,需要大量的會計人員。在19世紀中葉江戶時代末期,最基層的「御算用者」,年俸僅有40俵。加賀藩的制度是1俵 = 0.5石,所以每位這種算盤武士年俸約20石。每一家基本上最多可以有家長與繼承人兩位在藩內工作,所以「御算用者」的家族最多年俸40石,大約是1200萬円(折合台幣約330萬)的年收。這樣的收入,在沒有保險與社會福利,什麼都要靠自己的年代,假設要養一家老小十口之家,絕對不能算多,可能還會負債。2010年堺雅人與仲間由紀恵主演的電影《武士的家計簿》,就是在敘述這樣一個「算盤武士」家族的故事。

日本江戶時代的數學從業人員,以現在的角度來看,有十分高收入的中階幕臣,也有生活過得勉強的初階會計人員。學數學會不會發大財?在古代可能跟你的出身很有關係。而在現代,學數學除了有機會幫助你改善經濟地位,很多時候可能還可以帶你認識深邃美麗的數學世界。無論你追求的是財富還是美麗新世界,數學可能都有機會帶你完成夢想。

參考資料

城地茂(1995),〈和算誕生〉,《学習評価研究》148期,頁126-137。

磯田道史(2003),《武士の家計簿 「加賀藩御算用者」の幕末維新》(東京:新潮社)。

磯田道史(2017),《江戶の家計簿》(東京:宝島社)。

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本文原發表於教育部國教署
《央團數學月刊》2020暑假特刊,頁18-20。

Saturday, 14 March 2020

【木曜算額日】第二季総集編

20191219日至2020220日,我的粉絲團  「東北亞  遇見數學」推出木曜算額日第二季,介紹了全日本11處有收藏算額的神社或寺院,並選擇性地解析算題。本季我們介紹了將算額繪馬商品化的神社,也首度介紹九州的算額與女性出題的算額。讀者不見得有機會親自走訪這些神社或佛閣,但我們希望這些算額的問題與和算的背景故事能讓大家感受到數學文化的有趣之處。本季結束之後,為了讓各位讀者搜尋方便,第二季総集編堂堂推出!下面是這11處景點與其收藏的算額,大家可以一次欣賞個夠!


第一彈:富山縣射水市放生津八幡宮(首列左一,有販賣算額繪馬可帶回家做紀念)
https://www.facebook.com/KoreaJapanMathHistory/photos/a.468710586993833/663482150850008/?type=3&theater
第二彈:福岡縣福岡市筥崎宮(首列左二,地點為日本三大八幡宮之一)
https://www.facebook.com/KoreaJapanMathHistory/photos/a.468710586993833/669133703618186/?type=3&theater
第三彈:長崎縣長崎市大浦諏訪神社(首列中央,神社位於著名的靠近祈禱三角區)
第四彈:長崎縣長崎市鎮西大社諏訪神社(首列右一與右二,十分熱鬧的大社)
第五彈:岩手縣一關市春日神社(第三列右二,其實是國立科學博物館的複製品)
https://www.facebook.com/KoreaJapanMathHistory/photos/a.468710586993833/687861655078724/?type=3&theater
第六彈:埼玉縣川越市古尾八幡神社(第三列左二,位於川越市立博物館)
第七彈:山形縣山形市長源寺與三島神社(第三列左一與第二列左一,皆在山形市區內)
第八彈:栃木県矢板市木幡神社(第三列右一,位於北關東)
第九彈:岐阜縣大垣市明星輪寺算額(第二列右一,有女性出題者的算額)
最終回:岐阜縣養老町田代神社(圖中央,地點鄰近養老瀑布,讓版主從1300年前的《養老令》開始鬼扯和算的歷史)

在不太適合跨境旅行的2020年,我們努力介紹了這些神社、寺院與算額,以及背後的歷史~

Saturday, 14 December 2019

瑞草數學博物館

之前我在臉書粉絲團介紹過日本的數學遊樂場博物館,這次我也找到韓國的數學博物館!

位於首爾瑞草區的瑞草數學博物館,是 MathLove 這家數學教育開發商所擁有的私人展覽館。這家公司開發許多可以動手操作的數學教具,而且也收集了許多數學相關的文物,在他們自己的博物館展出。

這間看似不起眼的咖啡廳,就是瑞草數學博物館的門面

這間十幾坪大的博物館,裡面的展品很有趣,下面我列舉幾項跟大家分享。

有名的巴比倫數學泥版 Plimpton 322(約公元前1800年,複製品)

更有名的 Rhind 紙莎草文書,上面有古埃及數學(約公元前1600年,複製品)

畢氏學派與音樂的故事

17至18世紀的幾何原本

老算盤

20世紀前半的計算器

這間公司從上個世紀末就已成立,裡面許多古物的複製品都是博物館創辦人去跟收藏古物的單位請求授權再複製的,看起來真的是對數學有愛的人才有辦法去收集這麼多的展覽品。

景點名稱:瑞草數學博物館
地址:서울특별시 서초구 방배중앙로 82
交通方式:首爾地下鐵內方站出站徒歩6分
參觀方式:採預約制,觀覽者須事先以英文或韓文從下方電子郵件預約
man8334@mathlove.com

Sunday, 29 September 2019

教師節隨想

不,我沒有要抱怨教師節沒放假。

昨天9月28日是臺灣的教師節,各地並舉行祭孔大典。東北亞的韓國,春秋兩季也固定會在成均館與各地鄉校進行釋奠大祭。圖一的畫作,來自《宋人書畫孝經冊》第一開,繪孔子居中講學,曾子長跪問孝。這兩週版主收到一堆哏圖,其中一個就是用這張圖,然後配上字幕,學生說:「老師您教的都是沒用的東西!」然後老師說:「我不許你這樣說自己!」


孔、孟、老、莊、墨,和同時代的蘇格拉底、柏拉圖、亞里斯多德等等,都是人類文明重要的哲學家,他們的思想到今天都影響著我們,但我們也沒有每年盛大祭祀比如墨子這位版主個人很欣賞的思想家。這件事情讓版主想到之前在醫學大學經典閱讀課程,帶學生讀東亞算學經典《九章算術》的事情。《九章算術》曾經是唐帝國、新羅與日本奈良時代科舉考試的科目之一,是東亞歷史上最具影響力的算學著作之一。

《九章算術》第三章「衰分」講到的是比較複雜的比例分配,比如第一題講到

「今有大夫、不更、簪褭、上造、公士,凡五人,共獵得五鹿。欲以爵次分之,問各得幾何?」

這題是說有五位爵位不同的貴族,要用5:4:3:2:1的比例,分配他們打獵得到的五隻鹿。這個問題一般的國中生都可以輕易解決,最後的答案是

「答曰:大夫得一鹿、三分鹿之二。不更得一鹿、三分鹿之一。簪褭得一鹿。上造得三分鹿之二。公士得三分鹿之一。」

所以五隻鹿至少有兩隻無法活著跟貴族回家。這個問題很簡單,但我們繼續往下看到第三題,就有趣了。如圖二,這一題是說

「今有大夫、不更、簪褭、上造、公士,凡五人,共出百錢。欲令高爵出少,以次漸多,問各幾何?」

這裡要講的是反比的概念,五位貴族要以 1/5 : 1/4 : 1/3 : 1/2 : 1 的比例分配他們要出的錢。靠,分鹿的時候爵位高的分比較多,出錢的時候就「高爵出少」,真是太神奇了~

圖二:《九章算術》第三章「衰分」第三題

很多古代數學的文本都會有資源分配的問題,在這些問題裡面我們可以看到像上面那樣有趣的現象。不同的社會對於「公平」的概念有不同的想法,這時我就會借用一位社會學家同事的PPT來講一些社會階級跟資源分配的問題。

這跟祭孔有什麼關係呢?古代社會以那樣的方式運作有其道理,版主在此不深入討論,但是世襲官位這種事情在21世紀的臺灣還存在,那就神奇了。原來在中華民國的體制之下,還有「大成至聖先師奉祀官」這個位置,由孔子的嫡系子孫繼承。

目前的大成至聖先師奉祀官是孔子第七十九代嫡長孫孔垂長。這個官職是從2008年才改成無給職。在臺灣民主化之前,這個官職還有官府,甚至前代奉祀官孔德成的次子孔維寧還在1966年那個大學擠破頭的年代可以保送臺大,因為他考不上。版主小學的時候,雖然已是80年代,家中的長輩還會把這件事情拿來說笑。

儒家學說的確是影響臺灣文化很重要的元素之一,但來自東亞大陸的文化裡面還有很多其他重要的元素。我們活在21世紀的臺灣,當然也可以跟韓國一樣把祭孔當成一個重要的文化活動傳承下去,但是在政府裡面保有一個世襲官職,是要代表某種「道統」的傳承嗎?

儒家六藝為「禮、樂、射、御、書、數」。雖然我們不知道先秦儒家或孔子本人到底懂多少數學,但「六藝」的說法為東亞過去兩千年對算學有興趣的文人提供某種研究上的正當性,這點版主是欣賞儒家的。但是在21世紀的臺灣,祭孔最多是一種文化活動,而非任何政府正當性的來源,至於大成至聖先師奉祀官,這個官職不知道有幾個臺灣人覺得有意義?重要的不是孔子的後人,是哲學。

Thursday, 5 September 2019

益山王宮里遺址與我喜愛的《薯童謠》

之前我在從算學文化在古代東北亞的傳播看百濟與倭國的堅定友誼這篇文章中講到,602年,百濟僧人觀勒帶曆書與天文地理書到倭國,還開班授課,成為日本正史記錄中最早的曆算教學者。602年時百濟國王是武王扶餘璋(600年—641年在位),根據考古發現,他的王城可能建立在現在的全羅北道益山市,事實上,益山的「王宮里遺址」已經登錄為UNESCO世界遺產。下圖一是遺址上重建的五重塔,可能來自統一新羅時代,圖二或許是古代百濟建物遺構的一部份,圖三是王城慶典模型。這些圖片是我在今年8月23日去拍的照片,那裡很鄉下。

圖一:益山王宮里遺址上重建的五重塔

圖二:益山王宮里遺構

圖三:古代王城慶典模型

好,我要講到韓劇了。2005年SBS創社15週年拍了一部大河劇《薯童謠》,講的就是武王的故事,劇情很唬爛,56集的劇情打起來太累,我想就請各位朋友看維基百科。這部電視劇的三位主角是扶餘璋(圖四左,趙顯宰飾),新羅善花公主(圖四中,李寶英飾),以及新羅密探沙宅己樓(圖四右,金道含飾)。這部電視劇有主角們的三角關係,有宮廷與政治鬥爭,還有百濟王子與新羅公主夾在國仇家恨中的戀情。雖然版主看的韓劇比起我的某位學姐來說真的不多,但是這部《薯童謠》是我個人最喜歡的韓劇,沒有之一(然後李寶英變成我最喜歡的韓國演員)。

圖四:2005年SBS大河劇《薯童謠》

如果你有把維基的劇情看一遍,你就會知道劇情真的超唬爛。但是我剛剛說,這部片SBS是以大河劇的規格來拍,所以某種程度是帶有嚴肅歷史劇的感覺。為什麼大河劇會拍成這樣呢?

其實日本大河劇很多也滿唬爛。這部戲劇的大河規格有兩部分,第一個部分是導演李丙勳。如果你常看韓劇,你可能會知道,李丙勳在MBC拍過一系列歷史劇,包含1999年的《許浚》與2003年的《大長今》。李丙勳拍的歷史劇常常有宣揚韓國傳統文化的元素,上面兩部都在講朝鮮傳統醫學,《大長今》還加入韓食(說實在,你相信有人可以料理跟醫術都神乎其技嗎?不太可能吧!但《大長今》超級有人氣。長今在歷史上真有其人,是醫女)。在《薯童謠》中,韓國傳統文化的元素是百濟與新羅的佛教文化與相關工藝技術。

這部片的第二個大河元素來自武王這個人的神秘性。他在不同的官方正史中有不同的出身背景,再加上神怪色彩的《三國遺事》也把他寫成寡婦跟龍的兒子,所以編劇有很多「歷史」材料可以用。「薯童謠」這個典故也是來自《三國遺事》。這個童謠就是外號為「薯童」的男主角所作:

善花公主主隱
他密只嫁良置古
薯童房乙
夜矣卯乙抱遺去如

上面你看到的就是原文。每個字都是漢字,但除了「善花公主」跟「薯童」之外,你應該完全看不懂。其實這是用「吏讀」這種文體寫出來的詩歌,翻譯成現代華語,大概是這樣:

善花公主偷偷地成為薯童的妻子,
每晚都私下到薯童的房中和他相會。

所謂「吏讀」,就是把漢字同時當成表意文字也當成表音符號來書寫韓語的一種文體。同樣受到漢字文化影響的日本,也曾經出現過「萬葉假名」這種文體,作法類似。有的時候漢字照原來的意思用,有的時候漢字就當成純表音符號,來書寫日語。

日本與韓半島上的國家在大約五到六世紀都發展出類似的系統,用漢字來書寫自己的語言,那是跟漢語文法完全不同的語言。但是韓語圈和日本在後來的發展大不相同。日本很早發展出假名,然後把假名與漢字並用,而韓半島的國家堅持以漢字與漢文文法書寫所有的正式文件,到15世紀創造出「諺文」,也就是我們現在看到的韓字,以純表音的方式書寫韓語。這個語言學的專門領域再講下去真的會讓大家見笑,而且把版主個人的感覺講出來可能會被罵,還是暫且打住。

雜七雜八寫了那麼多,沒什麼重點。以前有一位老師對我說,你讀書讀到後來,很多學問都會連在一起。我只是秉持這樣的理念,在忙碌的工作空檔中,到處衝景點然後胡思亂想而已。

Sunday, 23 June 2019

木曜算額日第一季総集編

從2019年4月4日至6月20日,我的粉絲專頁「東北亞  遇見數學」中「木曜算額日」單元第一季介紹了全日本11處有收藏算額的神社或寺院,並選擇性地解析算題。從東京鬧區大社、千年古都知名景點,一路走到關東、東海、東北、北陸、中國與四國鄉下不起眼的神社看算額,希望可以提升大家旅遊的興致與學習數學的趣味。為了讓搜尋方便,我把第一季総集編也放部落格。下面是這11處景點與其收藏的算額,大家可以一次欣賞個夠!


第一彈:東京都渋谷区金王八幡宮算額(首列左一,位於《天地明察》電影中男女主角相遇之地)
https://bit.ly/2HtXrTU
第二彈:京都市北野天滿宮算額(首列左二,日本現存第二古老算額)
https://yingswords.blogspot.com/2019/04/blog-post.html…
第三彈:愛知縣岡崎市六所神社算額(首列右一,版主去拜託神社拿出來才看到)
https://www.facebook.com/KoreaJapanMathHistory/posts/504872430044315
第四彈:栃木縣足利市鑁阿寺算額(第二列左方,位於本季唯一介紹的佛寺)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/508378726360352/…
第五彈:栃木縣佐野市星宮神社算額(第二列右方,日本現存最古算額)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/512031225995102/…
第六彈:山形縣山形市湯殿山神社算額(第四列左方,會田安明百年祭奉納)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/515572172307674/…
第七彈:岡山縣瀨戶內市片山日子神社算額(第三列右方,附有木雕藝術算額)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/519471685251056/…
第八彈:三重縣四日市市神明神社算額(第三列左方,地點很鄉下)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/523308228200735/…
第九彈:愛媛縣大洲市金刀比羅神社算額(首列右二,遺題算額)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/527223404475884/…
第十彈:福井縣鯖江市石部神社算額(第四列右方,地點超級鄉下)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/531888570676034/…
最終回:岡山縣岡山市惣爪八幡宮算額(圖中央,數學社團活動圖)
https://www.facebook.com/…/a.468710586993…/539935136538044/…
旅行,也可以很歷史,很數學~

Wednesday, 10 April 2019

北野天滿宮收藏之古今算額

位於京都市上京區的北野天滿宮,是日本的賞梅名所,每年二至三月都有許多觀光客到這裡來看梅花。北野天滿宮建立於947年,供奉的是學問之神菅原道真公,所以也會吸引世界各地許多考生來參拜。


北野天滿宮內有許多日本國寶,包含建築物在內,比如上圖一的楽の間。除了國寶之外,這裡也收藏三面算額。從北野天滿宮正面鳥居進入,穿過樓門之後,往左手邊走就會看到絵馬堂,裡面收藏有三面古今算額。有一面很古老,一片很現代。三面中最古老的是下圖二的算額,1686年由今西小右衛門重之與飯田武助正成奉納,是日本現存第二古老的算額,也是以完整狀態存在的最古算額。

圖二:北野天滿宮江戶時代算額,1686年奉納。(圖片來源:www.wasan.jp)

讀者可以看到,這面算額其實是被重複畫上其他的圖案,而後來覆蓋的圖案剝落之後,我們才發現下面有數學問題,這個很像是10世紀的阿基米德羊皮書,被13世紀的僧侶擦去文字後寫上宗教文書,後來被20世紀與21世紀的學者以各種現代科技重新看到阿基米德的著作。

圖三:北野天滿宮明治時代算額(筆者攝影)

第二面算額是明治時期由新名重内、三室戸治光、倉橋泰清等11位奉納,上面的文字還很清楚。筆者2016年9月1日造訪北野天滿宮時,在繪馬堂就剛好有和算愛好者,看到我們一行人在尋找算額,就主動過來跟我們分享上面的算額。下圖四就是算額上的問題內容。

圖四:北野天滿宮明治時期算額內容(筆者攝影)

北野天滿宮除了有超級古老的算額,也有超級新的算額喔!下圖五是2018年11月,由 Rosalie Hosking 等四位紐西蘭學者奉納於北野天滿宮的算額。

圖五:北野天滿宮現代算額(圖片來源:www.wasan.jp)


這是第一次有日本以外的學者在日本奉納算額。奉納過程的影片可以看這裡:

紐西蘭學者 Rosalie Hosking 奉納算額儀式

這片算額內容全部都有和英對照,讀者可以從這裡看到英文的問題與解答。

北野天滿宮有悠久的歷史,賞心悅目的梅花與古老建築,也有現代的算額。在京都的名所之中,算是即有特點的景點之一。造訪京都的朋友請不要錯過!

Sunday, 17 March 2019

日本中世算學的發展與家族世襲化

8世紀的唐帝國與東北亞的新羅與日本,都建立了律令制度下的官方算學教育制度。8 世紀時日本頻繁派出遣唐使向唐帝國輸入文化。時間進入9世紀,838年之後就再也沒有派出遣唐使,但持續靠著新羅與佛教僧侶的交流瞭解東亞大陸的文化與情報。10世紀初,維持三個世紀榮華的唐帝國崩潰,東亞大陸進入群雄競逐的五代十國時代,本來以唐帝國為學習對象的東北亞與東南亞諸國,這時開始逐漸發展自身的本土文化,例如日本也開始寫作獨特的日本漢詩。

10-11世紀的日本屬於「攝關政治期」,藤原家擔任令外官「攝政」或「關白」,掌握最大權力,奈良時代建立的中央集權律令制度逐漸崩壞,而且日本朝廷對於國際的文化交流變得消極。不過即使在這樣的景況中,日本也並未完全斷絕與東亞大陸國家的交往。事實上,位於現今浙江、江蘇東南和福建東北,存在於10世紀的吳越國,曾主動贈與日本天皇與大臣禮物,並且向日本與高麗尋求佛教經典。在此交往的同時,唐代的另一套曆法《符天曆》,也被傳入日本,與當時日本使用的《宣明曆》可互為對照。

攝關政治期的代表建物:平等院(作者攝於2016年11月12日)

10-11世紀的日本歷史,從古代進入中世。11世紀日本朝廷進入「院政」時代,國家權力從藤原家的攝政、關白轉到退位的太上天皇或者出家的法皇。而隨著律令制度的崩壞,原本以科舉考試選才的政治與技術官僚,也逐漸變成由特定氏族傳承特定職位,也就是形成了與職業連結,有特定「家格」的「家」。最有名的技術官僚家系,當然就是在流行文化中常出現的陰陽道安倍氏。在算道方面,11世紀的小槻氏與三善氏則世襲算學官僚的位置。日本平安時代之後,某些家族將知識變成秘傳家學,使家族得以獨佔特定技術官僚的情形,跟後來韓半島朝鮮王朝的情形很像。

鐮倉大佛
(圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kamakura_Budda_Daibutsu_front_1885.jpg)

日本進入中世的另一個社會轉變就是武家的興起。在12-13世紀之交,武家源平爭霸的年代,原本在京都獨佔算道的氏族之一,下級貴族三善氏,族中有一位三善康信,因為其母親是源賴朝乳母之妹,所以在源賴朝年輕被流放到伊豆的時候就有聯絡。源賴朝起兵對抗平家之後,三善康信就被邀請到鐮倉輔佐政務,後來擔任源賴朝鐮倉政權的首任問注所執事,負責訴訟、裁判事務。源賴朝死後,三善康信還擔任十三人合議制的其中一位御家人重臣。

像算學這樣的技術被家學化、秘傳化的結果,使得中世日本的算學發展,比起半島上的高麗王朝更為隱晦不明。日本中世經過源平爭霸、鐮倉時代、室町時代與戰國時代,16世紀末邁入近世之後,算學的發展才露出曙光,留下些許紀錄,並且持續跟異文化進行科技交流,後來也才有獨特的「和算」文化出現,不過這是後話啦。


室町時代建立的慈照寺銀閣(作者攝於2017年9月19日)

參考書目
五味文彥(2016),《中世社会のはじまり》(東京:岩波書店)。
古瀨奈津子(2011),《摂関政治》(東京:岩波書店)。
城地茂(2014),《和算の再発見 :東洋で生まれたもう一つの数学》(京都:化學同人)。

Saturday, 12 January 2019

岡山縣瀨戶內市片山日子神社算額

從岡山縣瀨戶內市JR長船駅往東南方走約1公里處,有一座片山日子神社。這座神社中也收藏一幅有趣的算額。

日本和算中獨特的「算額奉納」傳統,使得許多神社至今都收藏算額。我們在介紹和算文化時,常常對提到幾幅有名的算額,比如日本現存最古老,在栃木県佐野市星宮神社的算額,或者是在電影《天地明察》中出現的東京金王八幡宮,也收藏了算額。這些都是在東日本收藏的算額。至於在西日本當然也有不少算額,本篇介紹的片山日子神社算額就是常常被提到西日本算額之一。

岡山縣瀨戶內市片山日子神社算額
(圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Katayamahiko_jinja_10.jpg)

如上圖,這幅算額是在明治時代的1873年,由萬春廷社中的入江信順門人與其門人奉納,總共有16個問題,每題並附上色彩鮮豔的幾何圖形,而它的額緣雕刻也有藝術價值,是井上幽雪斎、鶴峰父子製作,長182公分,寬180公分。

片山日子神社算額上面的16個問題,已經被很多現代學者與中學教師解讀,下面我們舉其中一題說明。請看算額中下排右邊數來第三題。這個問題的原文是這麼寫的:

今有如圖方內隔斜容甲乙円各二個只云甲円徑一寸問乙円徑幾何
答云  乙円徑五分八厘五毛
術曰  置二個開平方以減二個余乘甲円徑得乙円徑合問

這個問題若以現代語言說明是這樣的。正方形裡面有兩個大圓與兩個小圓,其與隔線及正方形四邊相切的關係如下圖。已知大圓半徑r,求小圓半徑t


這是個很好的中學幾何挑戰題,筆者提供其中一個解法。簡捷來說:
這個問題在很多算額上面都出現過,算是常見的題目。桃園機場現在有直飛岡山,下次大家去岡山玩的時候,或許可以順道去片山日子神社看看算額。

參考資料:
Hosking, R. (2017). "Solving sangaku: A traditional solution to a nineteen century Japanese temple problem". Journal for History of Mathematics 30 (2), 53-69.

Sunday, 23 December 2018

人類至今發現的最大質數

2018年12月7日,人類發現到目前為止最大的質數,這個數的值為2的82,589,933次方再減1,用10進位表示的話總共有24,862,048位數,也就是接近兩千五百萬位,寫在紙上要好幾千頁的A4才寫得完。這個最新發現的質數是一個梅仙質數,也就是有「2的某次方減1」這樣形式的質數。這個數雖然這麼大,但這不過是人類發現的第51個梅仙質數。


2300年前,歐幾里德就用很簡單的論述證明質數比任意指定的個數都要多。用現在的話來講,就是「質數有無限多個」。歐幾里德的論述,簡單來說是這樣。假設你認為這個世界只存在3個質數 ab、c。考慮 d = abc + 1。d 有可能是質數或合數。如果 d 是質數,因為 d 比 abc 都要大,那麼你就找到了新的質數。如果 d 是合數,那麼 d 一定會被某個質數整除,但是 d 除以 abc 都餘1,所以一定存在不同於 abc 的質數。無論如何,質數都比你說的3個要多。

「質數有無限多個」代表的意義是,不管你找到多大的質數,總會有下一個。不管你爬上了哪一座大山,總會有下一座更高的山等著你去攀登。無論你完成了多困難的目標,總有下一個更艱難的目標讓你挑戰。這光用想的就令人興奮。而在現代,尋找大質數變成數學家與電腦科學家無止盡的挑戰。

參考資料:
The World Has A New Largest-Known Prime Number
GIMPS Discovers Largest Known Prime Number

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!

Saturday, 25 August 2018

栃木県足利市鑁阿寺所藏算額

室町幕府將軍家足利氏的先祖源義康,在12世紀中葉的時候,於下野國足利莊(今栃木県足利市)建立居館。12世紀末至13世紀中,足利氏在這裡建立佛寺(鑁阿寺)。而這裡也收藏有兩面19世紀的算額。

鑁阿寺(足利氏館)正門

鑁阿寺本堂

第一面算額是江戶時代末期,1848年由最上流増田善右衛門與其門人奉納,但保存狀態不佳,上面的文字已經難以閱讀,只有圖形還能稍微辨識。

1848年最上流増田善右衛門與其門人奉納算額
(圖片來源:www.wasan.jp)

第二面算額是在明治時代,1884年由關流石原清右衛門與其門人奉納。這面算額中有三個題目,筆者過去在算額專書中讀過中間的第二題。這個題目中有上、下、左、右四個正方形互相以頂點外接,而且下、左、右三個正方形的其中一個頂點共線。題目只給定上方正方形的邊長,問下面正方形的邊長。這個問題若以歐式幾何的方法來解,需要畫很多條輔助線。要自己把那些輔助線想出來,真是十分困難的事情,筆者也是看解答才會做。

1884年關流石原清右衛門與其門人奉納算額
(圖片來源:www.wasan.jp)

鑁阿寺的算額平常沒有公開展示,但是這座被列入日本百大名城的寺院,竟然也收藏有算額,很令人意外。

參考資料:群馬縣和算研究會

Sunday, 5 August 2018

東京渋谷金王八幡宮與其所藏算額

在東京都渋谷區,距離渋谷站步行不到10分鐘的路程,有一座金王八幡宮神社,我在2014年8月曾經造訪過這裡。這座神社在江戶時代為將軍家所信奉,特別在1612年,三代將軍德川家光的乳母春日局為其建造社殿與神門,所以我們到這裡可以看到江戶初期的建築。


金王八幡宮不算是太有名的神社,但是這裡收藏了三面「算額」。所謂「算額」,就是江戶時代的數學家,把他們的數學研究成果製成類似匾額的形式,奉納到神社或寺院,以感謝神佛的恩賜,也是一種公開發表研究成果的方式。金王八幡宮收藏的三面算額中,有一面扇子形狀的算額,是十分特別的,因為日本現存江戶時代的算額中,絕大多數都是長方形。所以這幅扇子形的算額,是極為少見的。

圖片來源:維基百科

這幅算額上我們可以看到有一個數學問題與一個附圖,圖中是一張桌子與其上三顆球。乍看之下可能是立體幾何的問題。以下是算額上的文字。

如圖中圓徑九寸小圓徑四寸大圓径幾何問
答三十六寸
術曰置中圓径除小圓徑開平方内減一箇自之以除中圓径得大徑合問
關流水野與七郎門人 野口冨太郎 源貞則 元治甲子年十一月吉日

我們可以看出,這是幕末的1864年(元治元年),由關流(江戶初期算聖關孝和所建立的算學流派)水野興七郎的學生野口冨太郎、源貞則所奉納。仔細查考上面的問題與術文,我們可以看出,這其實是一題頗為基本的平面幾何問題。如下圖,大圓、中圓、小圓互相外切,且同時與一直線相切,已知中圓與小圓的直徑,求大圓的直徑。

要求出大圓的直徑,關鍵是要先知道圓外公切線段長與直徑之間的關係。以這一題來說,我們要先證明這個引理:若兩圓外切,則兩圓之外公切線段長就是兩圓直徑乘積再開平方。這個命題是以國中數學就能證明的命題,各位讀者可以自行嘗試證明。


上面的引理其實是江戶時代和算家常用的命題。有了這個引理,我們就可以來解上面的問題。設大圓、中圓、小圓的直徑分別為 xyz:


算額是不是很有趣呢?全日本各地的神社與寺院收藏了約一千枚算額。下次各位造訪日本神社或寺院時,或許可以注意看看,可能你也會找到算額,並且體會不一樣的江戶文化!


Saturday, 19 May 2018

從算學文化在古代東北亞的傳播看百濟與倭國的堅定友誼

百濟(公元前一世紀?-668年)跟被稱為倭國的古代日本,真的是好朋友,從算學的傳播也看得出來。

六至八世紀對於東亞大陸、韓半島與日本列島的歷史是十分有趣的時代。六世紀前半,大和朝廷因為「任那」,也就是倭國在半島上的據點,與新羅起衝突。百濟則因為與新羅、高句麗在半島上的競合,與倭國保持良好關係,而倭國也需要這個半島上的盟友。在六世紀中葉,大致是倭國的欽明大王(當時大和朝廷的君主還稱為「大王」)在位時期前後,佛教從百濟傳入日本。而根據《日本書記》記載,在同一個時代,大約是前一篇文章提到的百濟聖王在位時,百濟也把從南朝輸入的醫學與曆算等技術知識輸出到日本列島。

佛教的傳入對於倭國來說是重要的事件。大和朝廷在那個年代,希望藉由佛教這種普世性的宗教,對外從國際社會輸入先進的科技與文明,對內則嘗試將古代倭國基於氏族與的社會,轉變為中央集權的國家。這種重大的轉變不免伴隨權力鬥爭、暗殺與政變。在這個過程中,日本正史首位女性君主推古女王(593年-628年在位)與後來被稱為「聖德太子」的厩戸王子(572年-621年)被推上了第一線的政治舞台。

聖德太子主政時代的改革十分有名,而在國際舞台,根據《隋書》記載,公元607年,倭國的遣隋使小野妹子(雖然名叫「妹子」,但他是男人)向隋煬帝遞交的國書中,有「日出處天子致書日沒處天子無恙」這麼一句話,讓隋煬帝感到很不開心。這句話表達倭國與黃河流域帝國平等的地位,但是也凸顯倭國國際經驗的不足。很多時候,倭國與國際社會的交往,還是要靠比較有外交手腕的百濟才可以。

在大和朝廷內外都很有事的年代,天文曆算再度隨著百濟出現在倭國的歷史。《日本書記》提到,在推古朝的公元602年,「百濟僧觀勒來之。仍貢暦本及天文地理書。并遁甲方術之書也。是時選書生三四人。以俾學習於觀勒矣。」觀勒這位百濟僧人,不但帶來曆書與天文地理書,還開班授課,成為日本正史記錄中最早的曆算教學者。

七世紀中葉,倭國內部的權力鬥爭把另外兩位王子,後來都登基成為大和朝廷君王的中大兄王子與大海人王子推上政治舞台。645年,中大兄王子政變,進行有名的「大化革新」,繼續推動中國風的中央集權國家改革。中大兄執政時期,七世紀50至60年代,東亞世界打了一場世界大戰,最後的結果是,高句麗與倭國的好朋友百濟被滅亡!

倭國自古就有從百濟「移民」的「渡來人」社群,而660年百濟滅亡之後,更多的百濟「遺民」移住列島,帶來半島與大陸上的科技。661年,齊明大王死去,中大兄稱制,668年,中大兄登基,是為天智大王,但僅在位不到四年。不過在中大兄/天智掌權的時代,或許是在渡來人的協助下,倭國首度設立「算博士」,並有算生20人,是日本算學教育制度化的濫觴。

位於京都市山科區的天智天皇陵
(圖片來源:https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%BE%A1%E5%BB%9F%E9%87%8E%E5%8F%A4%E5%A2%B3#/media/File:Gobyounokohun.jpg)

倭國在七世紀的那場世界大戰中,支援百濟損傷不少,戰後為了防止唐帝國侵略所構築的防禦工事,以及為了徵兵所進行的戶籍整備,都為倭國造成極大負擔。天智死後,他的弟弟大海人王子發動奪權戰爭,後登基為天武天皇(天武被認為是最早使用天皇稱號的其中一個可能)。天武天皇採取和平主義,與唐帝國及統一韓半島的新羅正常往來,並深化學習律令制度,進行文化建設,包含建立瞻星臺,進行天文觀測。

時間進入八世紀,在七世紀初期律令制度的基礎之上,文武天皇於701年施行《大寶律令》,成為本格「律令國家」,並對外使用「日本」國號。這個時候文武天皇更設置天文博士、曆博士,及天文生、曆生各十人,算生三十人,是古代日本算學教育開始興盛的時期。後來的八世紀故事大家都知道,《養老律令》中的教育制度,被拿來與新羅及唐帝國的國家教育制度比較,可以參考這裡。不過日本並沒有如唐帝國一樣施行科舉制度,所以算學的技術在平安時代變成被幾個家族獨佔,但這是後話。

早期日本列島上的大和朝廷,無論是輸入佛教或者是科技文明,都與百濟脫不了關係。之前只寫過新羅與日本的比較,現在用這篇文章補上百濟國與渡來人的貢獻,跟大家分享。

參考資料:
《日本書記》
網野善彥(1997),《日本社會の歷史》,東京:岩波書店。
遠藤利貞(1918),《日本數學史》,帝國學士院藏版,東京:岩波書店。
吉川真司(2011),《飛鳥の都》,東京:岩波書店。
蔡亦竹(2016),《表裏日本》,新北:遠足文化。
Keller, A. and Volkov, A. (2014). “Mathematics Education in Oriental Antiquity and Middle Ages”. In A. Karp and G. Schubring (eds.), Handbook on the History of Mathematics Education. New York: Springer Science+Business Media.

Friday, 18 May 2018

古代韓半島算學研究的專業化:「筭博士」竟然早於「國學諸業博士」?

東北亞的遼東半島、松花江流域與韓半島上的諸部落,從公元前一世紀前後,就開始與漢帝國有許多交往的紀錄。從前一世紀至七世紀,半島上主要有三個王國:高句麗、百濟與新羅。這三個國家在不同時間輸入黃河與長江流域的帝國文明,例如儒家經典,以及佛教這個普世性宗教。除了儒家經典與佛教,帝國文明中的技術性學問,例如天文曆算,也會傳入半島上的三個王國。

關於儒家經典與技術性的學問在韓半島上的紀錄,可以追溯至六世紀初期的百濟武寧王(502年—523年在位),當時百濟已經設有「五經博士」這個官職,而武寧王的繼任者聖王(523年 - 554年在位),則有「曆博士」、「醫博士」與「易博士」等技術官僚。這些專業,不止從南朝輸入,也向與百濟友好的倭國輸出。

位於韓國公州的武寧王陵
(圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MuryeongsTomb.jpg)

韓半島上的高句麗與百濟,在七世紀中葉之後,因為新羅與唐帝國的競合而滅亡,最後半島上大部分的領土被新羅所統治,史稱「統一新羅」。統一新羅的君王繼續輸入黃河流域的帝國文明,包含國家的教育制度及舉世聞名的「科舉」。公元682年,新羅神文王設立「國學」,作為國家級的教育機構。有趣的是,如果我們考察新羅史料中關於「算博士」的紀錄,我們會發現一些意想不到的事情。

根據《三國史記》的記載,公元717年,新羅設立「醫博士」與「筭博士」,但是到公元747年,新羅才設立「國學諸業博士」,而「天文博士」與「漏刻博士」更是到749年才設立。可見,新羅的國學雖然在682年就成立,但是各個學科的專業職位,並非立即出現,而「筭博士」就是較早設置的其中一個職位,所以在新羅國學的歷史中,算學是較早專業化的一個技術學科,這也可以看出新羅對於算學的重視。

當然,「筭博士」設立早於「國學諸業博士」,並不表示新羅對於算學的重視高於儒家經典。事實上,國學設立之初,就有博士在教授《周易》、《尙書》、《毛詩》、《禮記》、《春秋左氏傳》等經典,新羅只是一直沒有設置如百濟那樣「五經博士」的官職,而「國學諸業博士」比起「筭博士」稍晚設立而已。另外,新羅對於儒家經典的重視,也可以在其他地方看出。例如,新羅國學中的學生,「若能兼通五經、三史、諸子百家書者,超擢用之」,算學的學生相對來說,就沒有這樣的禮遇。

新羅國學中的算學教材內容,在「古代東亞的算學教育制度」這篇部落格文章我有略微介紹,不過其中部分的教科書已經失傳,我們只能猜測內容。古代東北亞數學史與數學文化,其實還有許多有趣的內容,未來我會慢慢寫成部落格文章向大家介紹。

參考資料:
《三國史記》
《日本書記》
Wong, Joseph. 1979. The government schools in T’ang China and Nara and Heian Japan: A comparative study . (An unpublished thesis submitted for the degree of Master of Arts). Canberra: Australian National University

Sunday, 21 January 2018

岐阜縣大垣市明星輪寺收藏算額

岐阜縣大垣市明星輪寺收藏了一幅相當大的算額,而且上面還有記載女性的學生!

明星輪寺收藏的這幅算額,如下圖所示,是相對來說頗大的算額,長度超過兩公尺,上面有十二道算題與解答。這幅算額是關流淺野孝光門人共二十八人在幕末的1865年奉納。這幅算額除了相對來說是很大的算額之外,還有一些在其他算額比較少見的特點。


第一個有趣的特點是下圖的第一題,這個題目是關於一個扇子的形狀中內切五個大小不同的圓形。我們比較常看到的算額題目是多邊形內切或外接圓,但是這題是用一個扇子的形狀來內切數個圓。


另一個特點是這個算額上記載了至少兩個由女性所解答的問題,例如下面的第三題,是由一位河合澤的女兒所解答的問題,而且下面註明她只有16歲。


另外是第六題,是由奧田津的女兒所解答。


最左邊的題目後面,也記載了一位女性。另外,這一題圖上畫的是真實的物品,數學問題是關於「穿去積」的問題,也就是用一個平面圖形或立體穿過另一個立體,問剩餘體積的問題。算額上面用實際生活中的問品或者問體積的問題都是比較少見的問題。


岐阜縣大垣市也不是觀光客常造訪之處。如果你剛好有機會路過這裡,不妨搜尋一下明星輪寺。到這裡之後,可以詢問一下這裡的神職人員。或許你也可以觀賞這片有趣的算額。