含山玉龟和玉版为6500多年前的文物,这个刻着河图洛书的玉版,使得“神龟负书”的神话传说在考古学中得到了有力的印证。存在六千多年的河图洛书记载中华古文明的精彩篇章,试读其中隐含的数学密码,以为抛砖引玉。
工艺精湛的玉版刻画了河图与洛书,以及八角星纹、小圆圈、大圆圈,大圆内外的12个圭形纹饰,分别代表了人文以及天文地理等等的自然形态。在文字还没有诞生的远古时期,一片不朽的玉版蕴含了丰富的信息,堪称远古文明的典籍。
由于年代久远,玉版上作为当时表示数字的点,有的比较模糊难辨,同时玉版上有了瘢痕,而且不是刻在九宫格里面的洛书图式,识别起来确实很不容易。笔者仔细辨认识读,描画出玉版上的图案和数字(如下图)。
图3-1
玉版图案整体是长方形,内雕刻两个圆形,大致呈对称形状。两个圆圈将平面分成三层,外方内圆。
两圆圈之间的圆环雕刻八条线段,将圆环分成八个区域:A,B,C,D,E,F,G,H,在每个区域内雕刻一个圭形纹饰。大圆外层分出四个区域K,L,M,N,每个区域对应圆环的两个区域,并且雕刻一个圭形纹饰。共有12个圭形纹饰(见下图)。
线条丰富,从中我们可以认识远古人们的数学认知与技能。数学诞生于人们对自然界的观察,源于生活、生产的实际体验,从含山玉版可见一斑。
两个“圆”,小圆的外径长宽比为1.03,大圆的外径长宽比为1.072。两者都接近于圆,考虑到拍照的误差,可以认为两个都是真正意义的圆。说明当时人们观察太阳,知道了圆。
大圆的直径是小圆的3倍,整个玉版外沿比例是0.64,接近黄金比例0.618。所以,整个玉版及其图案,看上去很匀称大方得体,体现了数学的对称和谐之美。
图3-2
两圆之间分区域的线段DH是穿过圆心的,在一条直线上的,AE与CH接近在一条直线上,而线段OB与OF折角比较大,是否有意为之不得而知。
玉版图案中有12个圭形纹饰,大圆外围4个圭形纹饰,圆环内八个,分别指向四面八方。每一个圭图都有一条中脊线,相对位置的两个圭图的中脊线基本上在一条直线上,其连线均通过小圆接近圆心的位置。
大圆外围4个圭形纹饰的两条中脊线,基本上是长方形的对角线。
从这些构图可以解读隐含的数学密码:
数学密码1,当时玉版的构图设计了轴对称与中心对称图形。虽然受限于认知和工具,总体还是呈现出对称美。对称美体现了中国古代对美的追求,延续至今。
数学密码2,掌握并使用工具画出圆形图案,会用于设计!
数学密码3,知道应用线条与圆将平面划分区域,以便在不同的区域设计制作不同的图案。
数学密码4,基本掌握长方形的画法并画出对角线,会以对角线的交点作为圆心,画出两个同心圆。限于当时的画图工具,虽然不是很精准,已经可以看出整体设计的用心。
数学密码5,当时人们知道画圆,然而尚未掌握四等分和八等分,只是靠目测。
图中末行是甲骨文数字。
图中心的“八角星”纹,是由“井”字添加线段而成。“八角星”处于中心位置其意义当然不同一般。多认为“八角星”是太阳纹的抽象表现,是古人对太阳运行规律的认识,日神崇拜的反映。有人说它是神农族后裔(含蚩尤族后裔)的标志,在中国本土,凡是有“八角星”纹出现的地方,就有神农族后裔的身影。在阿拉伯世界,多用八角星来做装饰纹路,他们的“八角星”是多由两个正方形拼合而成的。
含山玉版八角星是现存最早的八角星图样。
圭,用于测定太阳影子长短和角度变化,分别用于测定四季变化和时辰,成为太阳与人间“对话”的媒介。因此也是神圣之物。
圭的下端插地,上为尖端起到箭头指向作用。其形状从哪儿来的,珍禽羽毛?植物叶子、穗子?都有可能,是数学的抽象,艺术的创作。
数学密码6,用太阳影长判别季节变化,用太阳影子的角度变化来认知时辰,这是天文学与计时学的开端。
数学密码7,当时人们已经有了长度的概念,使用测量工具并且有了度量长度的标准(尺寸)。
玉版上钻了不少没有钻透的小眼窝,用这些小眼窝作为表示数字的点,分布在各个区域,这是玉版传递的极为重要的数学信息。
首先,用点的的个数表示数字,是数学发展具有里程碑意义的进展。古人类经历了结绳记数时期以绳结表示数,发展到以实物(果子、贝壳、树枝等)表示数字,即物化的数字,再发展到符号表示数字。每一步都经历了千百年经验与智慧的积累。玉版上用点的个数表示数字,是从物化数字向符号数字发展的重要过渡,符号数字就是创造文字的开端。
第二,这10个数字,有序地分布在玉版上各自的区域上:1,2,3,4,6,7的点基本上在圆环外的区域,由于8与9的点数比较多,就在大圆外的区域与圆环之间跨界。特别地,表示5与10的两个数字的点,分别落在小圆与圆环之间。
第三,{1,2,3,4,6,7,8,9}中,8个数字是按照奇数与偶数相互错开排列在间隔区域的。而{5,10}在中心区域。奇数古称阳数,偶数古称阴数,也就是说玉版上的10个数字是阴阳交错编排于不同区域,体现古代阴阳平衡的哲学思想。第四,在忽略图2中“10”的情况下,三组数字{4,9,2}、{3,5,7}与{8,1,6}是横向排列的,而{4,3,8}、{9,5,1}与{2,7,6}三组数字是纵向排列的;六组数每一组的三个数之和都是15。交叉线上的两组数{2,5,8}与{4,5,6}中,三个数之和也是15。这9个数字构成一种洛书图式。显然,与中心“5”相对的两个数之和都是10。
第五,在确认图2中“10”存在的情况下,大圆外相邻区域的两数字成为一对,有如下特点:(1)N区域的6与1,K区域的2与7,M区域的8与3,L区域的4与9,以及大圆内的5与10,两个数之差都是5;(2)各对两个数之和依次是7,9,11,13,15,构成等差数列;(3)每两个数都是由一个奇数与一个偶数配对而成,就是说五对数,每一对都是奇偶搭配阴阳平衡的。
玉版各数位置以及它们之间的关系,提供了有趣又奇妙的信息:
数学密码8,用点数表示数字,开启了符号数字之门,这是产生文字的开端,具有开创性的意义。
数学密码9,会区分阳数与阴数,有了阳数(奇数)与阴数(偶数)的意识,即掌握了奇数偶数的概念。这在数学概念发展上是重要的成果。
数学密码10,掌握了20以内的加减计算。
数学密码11,数的和与差被很巧妙地应用于不同方位的编排当中,初具等差数列的应用。
数学密码12,为10进制奠定了基础。我国古代十进位制的记数法,在世界数学史上是一个伟大的创造,列入“中国古代发明创造清单”之四。马克思在他的《数学手稿》一书中称十进位记数法为"最妙的发明之一"。
数学密码13,形成河图与洛书某种图式,开创了应用数学和数字艺术的先声。为幻方、数字魔方、数独以及现代图论的研究提供了雏形。
安徽含山出土6500年前的玉龟衔玉版,已经有了很多专著论述。方寸之中,凝聚先民智慧,传递数学密码,承载数学之美,开启中华文明之源。本文或许画蛇添足,仅为求教。