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

Friday, 9 November 2018

博士の愛した数式

本週的誠品日曆介紹小川洋子的作品《凍結的香氣》。這本書我不熟,但小川洋子的另一本小說《博士熱愛的算式》,倒是在臺灣頗負盛名,因為這是一本很「好看」的數學小說。

《博士熱愛的算式》日文原版

數年前洪萬生老師送我這本小說,我就馬上拿來讀了。數學小說有很多種類型,包含歷史故事、懸疑推理、浪漫愛情等等。但這本小說很特別,我覺得很難把它放到任何一個類別裡。故事是一位因為車禍而只能維持80分鐘記憶的數學家、他的管家,以及管家的兒子三個人之間的故事,網路上有許多書評,我就不再重複這個故事。

我很喜歡這個故事的原因,是因為這個故事很...平凡。故事讀起來很溫暖,從數學到棒球與人生,許多細微的連接,幾乎靜止的時間,每天三餐、管家上班,小孩上學,回家吃飯、聊天,就是這些故事,平凡但不乏味,聊數學但不冰冷。我不知道該如何形容,總之,博士、管家與小孩,熱愛的不只是數學,更重要的是三個人之間平凡的生活與情誼。

這部小說很受歡迎,所以也拍成電影。

《博士熱愛的算式》中文版DVD
(圖片來源:https://www.books.com.tw/products/D020036865)

我其實不常讀小說,特別是純文學的小說,但小川洋子的小說,或許會是例外。誠品日曆上《凍結的香氣》放入考慮書單好了。



Sunday, 14 October 2018

侘・寂

好,我真的不是很懂「侘・寂」(Wabi-Sabi)這種日本獨特的美學。事實上,我不太敢說我具有太多美學素養,特別是在充滿中華民國美學的環境下潛移默化長大的情況下。不過這幾年,跑了幾趟日本,感覺到這個國家真的不是只有守秩序跟乾淨這些優點而已。日本的建築物與名勝到處都充滿一種我說不出來的感覺。後來我讀到「侘・寂」的概念之後,漸漸覺得這就是那種我說不出來的感覺,比如欣賞銀閣寺的感覺。

銀閣寺一景

每年10-12月通常都是我相對忙碌的月份,所以看到誠品日曆這本介紹「侘・寂」概念的書,就忍不住寫一篇心得。這本書用絹布當成書皮,邊緣還脫線牽絲,嘗試從裝幀開始體現「侘・寂」。稍微查一下,這本書似乎是西方世界最早介紹這種日本獨特美學的專書之一,後來被很多人引用。講到這裡,我還是沒有說明什麼是「侘・寂」,因為我實在講不太出來。這種美學帶有一種低調、安靜、質樸,而且是有缺陷的感覺。但我這樣講當然也只是講出我感受的一部份而已,完全無法定義這種美學。


對我來說,回憶或欣賞「侘・寂」的美學,好像是忙碌的生活中的一種逃脫。下面再放一張掛川城二之丸茶室的冬日景色,繼續感受「侘・寂」。

掛川城二之丸茶室冬日景色

Saturday, 22 September 2018

在譯者的故鄉若狭小濱看到《解體新書》!

從JR小濱線東小濱站出站步行十來分鐘,可以走到「若狭歴史博物館」,裡面收藏福井縣若狭地方相關文物。

福井縣小濱市若狭歷史博物館

很有趣的是,我在這裡也看到了《解體新書》!

《解體新書》
(圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kaitai_shinsyo01.jpg)

館內禁止攝影,所以我用維基的圖片代替。《解體新書》(1774)是日本歷史上首度直接從西方語言整本翻譯成日文的書籍,內容是關於人體解剖學,翻譯的底本是德國醫師 Johann Adam Kulmus 所著之 Anatomische Tabellen 的荷蘭語版本。這本書的譯者有四位,其中一位是若狭國小濱藩醫杉田玄白(1733-1817)。

小濱藩醫杉田玄白
(圖片來源:https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sugita_Genpaku.jpg)

《解體新書》翻譯的由來據說是這樣。1771年蘭方醫(也就是西醫)杉田玄白、前野良沢、中川淳庵三人在江戶小塚原刑場見習死刑犯的遺體解剖,對於解剖狀況與這本荷蘭傳來的醫書絲毫不差感到十分驚訝,於是向懂荷蘭語的前野良沢提議共同翻譯這本書。這是一項浩大的工程。前野良沢自己的荷蘭語不夠精熟,加上有許多專有名詞要詢問在長崎的通譯也十分不便,但他們還是硬著頭皮翻下去。根據玄白晚年的說法,這件翻譯工作好像是「沒有槳也沒有舵的船往大海航行而去」的感覺。這本書的翻譯當然不完美,但在三年後的1774年譯完刊行。書中某些翻譯名詞,如「神經」、「軟骨」、「動脈」等等,到今天仍被東亞國家使用。

在譯者的故鄉看到《解體新書》解體新書,別有一番感動!

Saturday, 15 September 2018

《S.》與鬼才 J. J. Abrams

快兩年沒寫誠品日曆,本來打算下週復出,但今天恰巧遇上誠品桃園店重新開幕,剛好來買這本很特別的《S.》,作者是鬼才導演與製作人 J. J. Abrams。

J. J. Abrams 在宅男界頗負盛名,因為他把幾乎要消失在地球上的星艦電影系列重新救回來。不過,他的作品中我個人最喜歡的,是《Lost》。這部影集從2004年播映至2010年,共六季,故事開始時一架從雪梨飛往洛杉磯的班機,因為不明原因在南太平洋墜毀於荒島上,機上有數十人奇蹟似地生還。就從這些人迷失在島上開始,故事中發生了一連串無法解釋的神秘事件。《Lost》整部影集給觀眾一種很厚重的神秘感,每一集都似乎有一些進展,但又帶來更多謎題。故事到最後一季的最後一集,都還有非常多的謎團沒有解開,但最後一幕的劇情急轉直下。本來我看了五年半的影集,都以為我在看科幻片,但最後一幕...真是超級燒腦。這套影集陪我度過博士班的五年,而且在我博士論文集即將完成的時候播放結局,所以我印象深刻。這部影集真的很好看,看完我相信你會佩服 J. J. Abrams 的創意。

圖片來源:www.gadgetreview.com

今年的誠品日曆主題是裝幀設計,說實在我完全沒概念,所以今年也一直遲遲無法寫關於誠品日曆的評論。但是下週的誠品日曆就介紹到了 J. J. Abrams 寫的書,讓我眼睛一亮,很想要買來讀看看。


《S.》有多特別呢?我來講沒有什麼說服力,請看吳念真旁白的介紹。



小時候我讀過一種冒險故事書,劇情每一兩頁就會有一個讀者需要做的判斷。不同的判斷會指引到不同的頁數,一本書可能有數十種支線,所以每次讀會有不同的結局。這本《S.》比我小時候讀過的那種書可能更有趣,而且還有手寫的筆跡。它不見得會比《Lost》好看,但我相信我應該會同樣感受到大量的神秘以及創意元素!

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!