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2023-09-16 06:07:48 作者: 七六二
「這不是錯與對的問題。」周不渡斟酌用詞。
圓周率是一個古老的課題, 古往今來,無數人用了無數種計算方法,只為求得更精確的取值。
距今約千年前, 阿基米德正確計算到小數點後三位。
三百年前, 祖沖之將精度推到小數點後七位。
十五世紀, 卡西精確到小數點後十七位。
十七世紀, 魯道夫用傳統割圓術, 花了二十五年,割了四千萬億邊形,才將圓周率精確到小數點後三十五位。
但要求得同樣的結果,用現代數學方法,只需要計算牛頓級數的前五十項。
周不渡有意寫出更精確的圓周率,是想引入現代的數學思維與體系,讓王求看一看其他可能的道路。但解完最後的問題,他明了對方早已開始探索,自己先入為主,把人家看低了。
「探討學問,無須顧及顏面。」王求渾然不介意,「小先生給我上了一課。」
浣川不敢置信:「他只是頭腦聰明、算得快些吧?」
王求搖頭:「自古而今,世人學算術多隻為實用。然,依我之見,術為末,道為本。冥冥之中,有昭昭者,是自然之理也,苟能推自然之理,以明自然之數,則雖遠而乾端坤倪、幽而神情鬼狀,未有不合者矣。」
經驗性與演繹性,到底誰才是數學的本質?這是個老生常談的問題,兩者在不同的歷史時期重要程度不同,最後還是得取決於實際情況。
當下的數學已經發展到了一個關隘,極其需要抽象、演繹、公理化,而王求顯然是站在了時代的前沿。
周不渡對這位老先生很是敬佩:「先生深研多年,集前人算術之大成,創此開方正負損益之法,已近於道。」
王求:「我窮盡算力,也只能止步於此了。但今日有幸得遇小先生,析理以辭、解體用圖,從容開方,知十位圓周率,這般年紀,能有這樣的造詣,想必是已然深明數理本源,洞察了天地自然之道。」
「過譽。」周不渡不禁臉紅,「術與道,都很重要,兩者缺一不可,高低僅在一時一地。」
「謙虛!」王木匠爽朗大笑,「我在你這個年紀,連開方作法本源圖都看不懂呢。」
周不渡:「只是際遇不同而已,我有幸學得了別樣的方法。老爺子若有興趣,我給你說道說道?」
王求沒想到他這麼大方,急忙跑回屋裡沏茶端來,「啪」地把托盤扔到書案上:「朝聞道,夕死可矣!」
滾燙的茶沫飛濺。
周不渡哭笑不得:「不慌,就先從開方作法本源圖說起。浣川也來聽聽?數學沒你想的那麼艱深。」
浣川剛想開溜,被逮了個正著,在另外兩人的注視下坐了回來,認命聽天書。
開方作法本源圖,原為賈憲所作,是用來做開方運算的算表,後被楊輝引用,成了聞名於世的楊輝三角,本質其實是指數為正整數的二項式展開係數表。
周不渡對照這幅圖畫,用數字符號列出二項式,說二項式展開定理,證明其可推廣到有理指數的情形,換言之,楊輝三角還可以放大擴展。
繼而說直角坐標系,將幾何與代數結合,得到單位圓面積的方程及相關公式。
再引入微積分來做推導。自然,這門學問是不可能輕易說明白的,諸如拉氏定理、運動與時間的概念,對古人而言還太陌生。但割圓術古已有之,關於極限、無窮小量、曲邊圖形的面積,多少能談一談。
最後,用推廣的二項式定理結合微積分,不僅能求得圓周率,而且可以將其精確到小數點後的任意位數。
若再深入,還可以改變積分區間,加快收斂速度。
至於什麼是「收斂」?王求的正負開方術損益之法就是二階收斂的,若是不信,可從幾何方面分析證明,類似於切線法,如此如此、這般這般……
周不渡以上所展示的,其實就是牛頓計算圓周率的整個過程。
倫敦大瘟疫期間,二十出頭的牛頓在家裡研究出了微積分,當時他稱之為「流數術」,為整個世界打開了「新世界的大門」。
雖然萊布尼茨也獨立發現了更簡潔準確的微積分、更好用的符號,但牛頓創立的科學分析方法、他的思想觀念與洞見,才是周不渡最想教給王求的。
自然和自然律隱沒在黑暗中;上帝說:讓牛頓去吧!於是,一切變為光明。
周不渡作為現代人,初見牛爵爺的推導過程時都深感震撼,遑論古人?
但浣川的震撼來得太早了一些。他在看到放大的楊輝三角時就蒙了,正整數的三角之上有負整數的三角,整數三角之間存在分數三角,這……是人能想出來的東西?
他一晃神,便開了小差:周不渡平時到底是有多無聊,成日跟阿越師父膩著,不會就聊這些東西吧?難怪阿越師父都學佛了!回過神來,已經什麼都看不懂了。
王求則堅持理解到了二項式定理的推廣,再往下,面對微積分,只能擺出一副「我看不懂但大受震撼」的表情。
他「哎唷、哎唷」了好一陣,才說出流利話語:「流數術之奧妙,縱造化神奇亦不能天生成之。細思之下,竟似神人言語!」
「這天地最不可理解之處,不就在於,它竟然可以被人理解?」周不渡說完了嚴肅的學問,總算有了些逸致閒情,捧一盞茶,輕啜慢飲,「包含了流數之術的數學,作為人認識萬物最重要的形式工具,說是神的語言亦未有誇張。」