一条规则,一张表,两者对不上
他给了造半弦表的差分规则,也给了那张表;照规则一路算下去,末项落在 0,而表上写的是 7。
印度的「正弦」不是今天那个介于 0 与 1 之间的小数,而是半弦:把整个圆周定作 21600 角分,半径就是 21600 除以 2 倍圆周率,取整 3438 分;一段弧对应的半条弦,有多长就报多长。这一步换得极关键——希腊人列的是整条弦(喜帕恰斯与托勒密都是),而半弦才是今天三角函数的形状。他把四分之一圆二十四等分,每 3 度 45 分一个值,在十歌章第十颂里列出二十四个差分:225、224、222、219、215、210、205、199、191、183、174、164、154、143、131、119、106、93、79、65、51、37、22、7,累加起来正是 3438。而那一颂不是用数字写的,是用他自己那套字母记数法写的——मखि भखि फखि धखि णखि ञखि ङखि हस्झ……一个音节就是一个数:makhi 是 ma 25 加 khi 200,得 225;hasjha 是 ha 100 加 sa 90 加 jha 9,得 199。所以这张表与本馆第三件展品讲的是同一件事的两面,画布下沿那一行印的就是这二十四个音节。这张表准得离谱:逐项与 3438 乘以真正的正弦比,最大偏差只有 0.70 分,四舍五入之后二十四个里有十九个一模一样,其余五个各差 1。可真正有意思的是算术章第十二颂那条造表的规则:प्रथमात्चापज्या अर्धात्यैरूनं खण्डितं द्वितीय अर्धम् ॥ तद् प्रथमज्या अर्धांशैस्तैस्तैसूनानि शेषाणि ॥。他说:后面的差比第一个正弦小,小的量是前一个差与前面各正弦之和除以第一个正弦。写成算式就是每一步用前面所有正弦的和去减——本质上是说二阶差分正比于函数自身,也就是今天写作正弦的二阶导数等于它自己的相反数的那件事,出现在公元五世纪。麻烦在于除数。他写的是 225,也就是第一个正弦;而二阶差分那个系数要求的除数是 233.53,两者差 3.8 个百分点。差这么一点,一路累到第二十四项就成了大事:照他的规则严格算,差分走成 225、224、222、219、215、210、204、197、189……最后一项是 0,累加只到 3368,比 3438 少了 70。克拉克 1930 年英译本的注里把这件事写明了:照这条规则严格算,会与十歌章那张表出现若干处分歧。所以这一页真正说的是:他手里那张表不是照这条规则算出来的,规则只是一条便于记诵的近似,表另有来路——而那条来路,他没有写下来。算术章第十一颂倒是提了另一条路:把四分之一圆分成想要的那么多份,从三角形与四边形上把半弦一个个取下来。那是几何作图,克拉克的注里只写了一句「确切怎么做,不得而知」。
拨一拨除数,看照规则算出来的表怎样一点点爬回他写下的那一张
他在十歌章第十颂里报出二十四个差分,累加起来正是半径 3438;这张表准到 0.70 分——逐项与 3438·sin 比,四舍五入之后二十四个里十九个一模一样。可算术章第十二颂那条造表的规则,照着算出来的却是另一张表:默认这一档(除数 225、每步取整)末项差分掉到 0,累加只有 3368,比 3438 少了 70。克拉克 1930 年的英译本在这一页的注里写着:照这条办法严格算下去,会与那张表出现若干处分歧。 亏空是两笔叠起来的。第一笔在除数:二阶差分的准确关系要求除以 233.53(那是 1 除以 4sin²(ε/2)),而他写的是「第一个正弦」225,小了 3.7%,每一步都多减一点,一路累成 62;把除数拖到 233.53,缺口立刻收到 19。第二笔在取整:注里每一步都取最近的整数商,丢掉的零头同样只朝一个方向积累;把取整关掉,末项落在 3440.20,只比 3438 多 2.20——那张表基本就回来了。 所以这一件要说的不是「他算错了」,而是规则与表本来就是两样东西:规则是一条便于背诵的近似,而表另有来路。算术章第十一颂提过另一条路——把四分之一圆分成想要的份数,从三角形与四边形上把半弦一个个取下来;那是几何作图,克拉克在注里只写了一句「确切怎么做,不得而知」。让末累加正好落回 3438 的除数是 234.97(取整时)或 233.23(不取整时),两个都不等于 233.53,因为取整的偏差自己也要占一份。 画布下沿那一行印的是那一颂本身:मखि भखि फखि धखि णखि ञखि ङखि हस्झ स्ककि किष्ग श्घकि किघ्व ॥ घ्लकि किग्र हक्य धकि किच स्ग झश ङ्व क्ल प्त फ छ कला अर्धज्यास् ॥(makhi bhakhi phakhi dhakhi ṇakhi ñakhi ṅakhi hasjha skaki kiṣga śghaki kighva ghlaki kigra hakya dhaki kica sga jhaśa ṅva kla pta pha cha kalā ardhajyās,末两个词的意思是「以角分计的半弦」)。他没有用数字写这张表,用的是自己那套字母记数法——本馆第三件展品讲的正是它:makhi 拆开是 ma 25 配元音 a 落在个位、khi 里的 kh 是 2 配元音 i 落在百位,25 加 200 得 225;hasjha 三个辅音共用一个 a,ha 100 加 sa 90 加 jha 9,得 199。二十四个音节逐个解出来正是上面那一行数,相加 3438。所以这张表与那套记数法,本来就是同一页纸上的东西。
