“周髀算经”起源:史前遗址改写认知,难怪勾股定理叫“勾股”

诸史 2024-07-23 22:50:47

1958年,在甘肃天水市秦安县,考古发现“大地湾遗址”,出土了众多震惊世界的文物,其中在仰韶晚期房F901中出土一组四件条形盘、铲形抄、箕形抄、深腹罐陶器,容积分别约为264.3立方厘米、2650.7立方厘米、5288.4立方厘米、26082.1立方厘米。

显然,在距今5500—4900年的大地湾仰韶晚期,中国古人不仅已有掌握十进制,以及已有度量衡概念,而且也掌握了不俗的数学几何知识,否则如何制作出不同形状的成倍数的陶质“量具”?据此,大地湾掌握的这些知识,在仰韶时代是不是已被各大部落普遍掌握?

根据文献记载,中国第一部数学天文著作是《周髀算经》,内容主要是周公商高问答、陈子问答、陈子之后文字三个部分。其中,周公商高问答似乎说明这本书始于周初(亦有可能后人假托商高周公问答),背后说明书中思想还有更悠久的源头。

中华文明一脉相承,中间并未断绝,因此,大地湾仰韶晚期陶质量器背后反映的数学几何知识,应是周髀算经源头之一。问题是,周髀算经还有没有更早的源头?现代考古取得研究又一重大突破,周髀算经的源头可以追溯到6500年前。

考古溯源到6500年前

周髀算经商高问答部分,属于比较单纯的数学论述,但第二部分陈子问答,论述的是“盖天说宇宙模型”,因此陈子部分就成了一部纯粹的数理天文学论著。

但问题是:周髀算经中的盖天说模型已经非常成熟,但“盖天说”也不可能一蹴而就,必然有其认识演化过程,因此盖天说必然还有更早的源头,那么源头究竟在什么地方呢?

上个世纪,在河南濮阳发现“西水坡遗址”,其中“龙虎大墓”广为人知,引发人们对“颛顼乘龙至四海”或“黄帝乘龙升天”的联想。但鲜为人知的是,这座大墓还反映了当时古人高深的天文认知。

以M45龙虎大墓为核心,沿子午线向南,彼此间隔约25米,还分布着三座遗存。

前三座大墓反映的是“升天图”,分别为生前世界、升天过程、天国世界,犹如后世引魂升天的盖在棺材上的“非衣”。

第四座墓葬在最南方,葬了一个少年,象征的是“夏至神”,其他春分神、秋分神、冬至神放在了M45龙虎大墓中,下图可见。之所以如此安排,是因为“南方象天、北方象地”,天国位于南方,夏至神如果放在M45龙虎大墓中,就会阻挡墓主升天,因此必须放在三座墓葬之外。尚书尧典中,唯独南方只有“宅南交”,没有具体地名的原因就在于此。

因此,西水坡龙虎大墓群反映的是墓主“升天图”,自然要将他心目中的宇宙体现出来。但问题是,墓主心目中的升天图到底什么样子呢?

中科院研究员冯时主要研究古文字学和天文考古学,1990年时在《文物》月刊第三期和《自然科学史研究》季刊第二期发表论文,考证认为西水坡蚌塑龙虎墓穴为中国最原始的盖天图,墓南的圆弧形墓壁为春秋分日道中衡,东西两侧的蚌龙和蚌虎,为星空东宫苍龙和西宫白虎之象,墓主脚下的蚌塑三角形为北斗魁等。

对此,冯时已有系统考证,三言两语实在难以解释清楚,有兴趣的朋友可以查阅。其实,上图死者所葬大墓的形状就非常奇特,显然不是无意为之,必然有其深刻用意。

古今对比可知,西水坡龙虎大墓群所体现的天文认知,在后世典籍中基本都可以找到,甚至还破解了尧典中为何不记载夏至神的具体位置谜团。也就是说,西水坡遗址理应是周髀算经中盖天说的源头。当然,西水坡盖天说有没有源头,如今还没有确切发现。

除此之外,还有一个非主流的观点。比如上个世纪,学者钱宝琮根据《周髀算经》中“周髀长八尺”和“冬至日晷丈三尺五寸,夏至日晷尺六寸”等数据,算出测量地点的纬度是35°20'42"(西水坡遗址位于北纬35°44′50″),黄赤交角是24°01'54"。现代学者通过解析计算,认为M45号墓就是周髀算经中的测量点,时间是在距今6510年前。

难怪勾股定理叫勾股

勾股定理,周髀算经中最广为人知的知识,属于立表测影的附属产物。古人在长期立表测影实践中,发现树立的“表”、“表”的影子、表顶和影端的连线形成了“弦”,就此构成一个直角三角形,最终探索出“勾三股四弦五”的规律。

但问题是:勾股定理之“勾股”,名字的确有些奇怪,其中“勾”是在地上或圭尺上“勾”出影子,那么为何称“股”?

周髀算经记载:“周髀长八尺。髀者,股也。髀者,表也。”其中,“髀”是大腿或大腿骨,刘备曾感慨“髀肉复生”,股也是大腿。而“髀者,表也”,说明髀、股都被用作立表测影之“表”。因此,勾为影长、股为表长。

史记中称大禹“身为度”,就是以身体作为度量工具。现代人可能觉得“身为度”落后,但其实成年人的身高相差不大,而上古对测量精度要求不高,因此“身为度”反而契合当时情况。如果以其他作为度量工具,那么时间一长各个部落之间,往往就会出现度量混乱。因此,古人以腿骨为“表”属于正常现象,当然以股为表可能还有宗教意义。

但这里涉及两个问题:其一,山西陶寺遗址出土木质残表与圭尺,4000年前古人立表测影之表已经不再使用腿骨;其二,周代一尺为23.1厘米,“周髀长八尺”即为184.8厘米,谁的腿骨能有这么长?其实,以周朝立表测影相关文献与考古看,压根没有以腿骨为表。

既然如此,为何周髀算经叫“周髀”,为何还有“股者,表也”之说?以西水坡遗址看,这应该是古老文献中保留了远古的记忆。

上述西水坡龙虎大墓中,墓主下方是北斗位置,而北斗斗柄就是由两根腿骨构成。所谓“斗柄授时”,就是北斗斗柄指向,可以确定时节,因此这两根腿骨与时间有关。学者冯时考证认为:这两根腿骨就是先民白天测影的“表”。

也就是说,6500年前的西水坡先民是“立股或立髀测影”,后来随着时代发展,“表”已有极大变化,但应该是立表测影在观象授时中太过重要,因此对“表”的古老称呼一直保留了下来。

综上,周髀算经中以“髀股为表”,应传承自西水坡遗址,虽然后来“表”已有极大变化,但古老的称呼一直还保留着,故而才有勾股定理叫“勾股”。数学起源于天文,尤其与“髀”关系密切,故而周髀算经叫“周髀”。

总之,以盖天说而论,周髀算经中的盖天说模型,是对6500年前西水坡原始盖天图的继承与发扬;以勾股称呼论,周髀算经还保留着古老的记忆,这种记忆的源头应该就在西水坡遗址。因此,《周髀算经》既有对上古数学天文的总结,又有周代对其新的认知,是当时一部贯穿古今的数学天文书籍。

参考资料:《周髀算经》、《冯时——文明以止》等

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