Aryabhata · 476–约550

阿耶波多

他二十三岁写完一本一百二十一行的书,里面有半弦表、粉碎法,和一句「地在转」

Δn+1=ΔnSn225,Sn=Δ1++Δn\Delta_{n+1} = \Delta_n - \frac{S_n}{225}, \quad S_n = \Delta_1 + \cdots + \Delta_n
造半弦表的那条差分规则 · 算术章第十二颂 · 照它一路算下去末项落在 0,而他表上写的是 7

阿耶波多生于 476 年。这个年份是他自己给的:《阿耶波多历书》时间章第十颂写着「三个瑜伽足与六十乘六十年过去时,我这一生过了二十三年」,算下来成书在 499 年,往回推二十三年正是 476。除此之外,他的生平几乎全是空白。他在算术章开篇说自己讲的是「拘苏摩补罗所尊奉的学问」——拘苏摩补罗一般认为是华氏城(今巴特那)一带,但那是他求学或任教的地方,还是出生地,说不准。十五世纪的尼拉坎塔说他出身南方的阿湿摩迦,今人多认为那是把他与注者婆什迦罗一世弄混了。关于他的出生地,至今没有定论

他只留下一本书,一百二十一行诗,分四章:十歌章给出天文常数,算术章三十三颂是数学,时间章二十五颂讲历法与行星,球章五十颂讲天球与交食。全书没有一处证明,只有规则——印度数学的老传统是把结论编成能背下来的诗。分量却压得很实:半弦表(今天的正弦表)与造表的差分规则、粉碎法(解一次不定方程)、圆周率 62832/20000、平方根与立方根的逐位算法、等差级数求项数、三角形与圆锥的体积(这两条他给错了)、地球自转、以及月食是地影所致。后来的人对它的态度很分裂:一百三十年后,婆罗摩笈多用整整一章逐条驳他,骂得相当难听,却又照抄他的粉碎法;而帕拉梅什瓦拉、尼拉坎塔这些喀拉拉学派的人,一路注到十六世纪——马德哈瓦那张精到「三」的正弦表,注的正是这本书。九世纪它译成阿拉伯文,阿尔·花拉子米的代数书里就提到了他那个圆周率。

阿耶波多肖像
克恩刊本《阿耶波多历书》第 6 页,莱顿 E.J. Brill,1874 · Wikimedia Commons,公有领域。他没有画像传世,流传的塑像都是二十世纪所造;这一部是《阿耶波多历书》第一次付印,正文下带帕拉梅什瓦拉十五世纪的注。选这一页是因为它正在做本馆一件展品要做的事:注文把行星的公转数一个个从字母里解出来——土星那个词拆成「十四万、五百、六千、四、六十」——末行落在「太阳的公转数就是 khyughṛ」,也就是 2 + 3 配元音 u、4 配元音 ri,合起来 4320000。

生平

  1. 476

    由他自己那句「成书时我二十三岁」倒推。出生地无定论:拘苏摩补罗(今巴特那一带)是他自述的学问所在,南方阿湿摩迦一说出自十五世纪的尼拉坎塔,今人多认为是与注者婆什迦罗一世弄混了。

  2. 499
    《阿耶波多历书》成书

    一百二十一行诗,四章:十歌章、算术章(三十三颂)、时间章(二十五颂)、球章(五十颂)。行数各家所记不一,也有作一百一十八行的。

  3. 十歌章第一颂
    一劫的行星公转数

    太阳 4320000、月亮 57753336、地球自转 1582237500、土星 146564、木星 364224、火星 2296824。全部用他自己那套字母记数法写成词。

  4. 十歌章第十颂
    半弦表:二十四个差分

    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 ॥ 二十四个音节就是二十四个数,写法是他自己那套字母记数法:makhi 拆开是 ma 25 加 khi 200,得 225。225、224、222、219……22、7,累加到 3438。半径取 3438 分,因为整个圆周定作 21600 角分。

  5. 算术章第十颂
    圆周率 62832/20000

    चतुरधिकं शतं अष्टगुणं द्वाषष्टिस्तथा सहस्राणाम् ॥ अयुत द्वयविष्कम्भस्य आसन्नस्वृत्तपरिणाहस् ॥ 算出来周长 62832、直径 20000,比值 3.1416。他用的词是 āsanna——近于,不是等于。

  6. 算术章第十二颂
    造表的差分规则

    「后面的正弦比第一个正弦小,小的量是前一差与前面各正弦之和除以第一个正弦。」照这条严格算,与他自己给的那张表对不上——克拉克 1930 年的注里点明了这件事。

  7. 算术章第三十二至三十三颂
    粉碎法

    kuṭṭaka,意思是「捣碎」。两个除数辗转相除,商列成一条链,再从底下往上乘加,解一次不定方程。

  8. 球章第九颂
    船与岸

    「人在行船上看不动的东西向后退,楞伽的人看不动的星宿向西退,正是这样。」

  9. 球章第三十七至四十八颂
    交食

    月食是月亮走进地影,日食是月影落到地上,不再归给罗睺。他给出地影锥在月轨处的宽度,用来算食分与食延。

  10. 628
    婆罗摩笈多逐条驳他

    《婆罗摩历算书》第十一章整章挑《阿耶波多历书》的错,连地球直径一并骂进去;可同一本书里,粉碎法照收不误,还推广了它。

  11. 9世纪
    译成阿拉伯文

    阿尔·艾赫瓦兹的阿拉伯文注是已知最早的域外注本。花拉子米的代数书里提到了 62832/20000 这个值。

  12. 1874
    第一次付印

    克恩在莱顿刊行梵文本,附帕拉梅什瓦拉的注——肖像位那一页就出自这一部。1930 年克拉克出英译本。

展品厅

绝大多数展品都可以亲手把玩——这是本馆的立馆之本;少数以叙述为主的,做成故事展签。

镇馆之宝 · 亲手玩

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。

Δn+1=ΔnSn225,Sn=Δ1++Δn\Delta_{n+1} = \Delta_n - \frac{S_n}{225}, \quad S_n = \Delta_1 + \cdots + \Delta_n

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。

把大数捣碎,解出整数解

粉碎法:两个除数辗转相除,商排成一条链,再从底下往上乘加——解一次不定方程的通法。

N15(mod29),N11(mod45)N=1001N \equiv 15 \pmod{29}, \quad N \equiv 11 \pmod{45} \quad\Longrightarrow\quad N = 1001

算术章第三十二颂起首一句是अधिकाग्रभागहारं छिन्द्यातूनाग्रभागहारेण ॥ शेषपरस्परभक्तं मतिगुणं अग्रान्तरे क्षिप्तम् ॥——两个除数辗转相除,商排成一列,再取一个随意的乘数。给的是这样一道题:一个数,除以某数余若干,除以另一个数又余若干,这个数是多少。他管办法叫 kuṭṭaka,意思是捣碎——把两个大数反复相除,碎成越来越小的数,直到碎不动为止。帕拉梅什瓦拉的注里举的例子是:8 倍某数除以 29 余 4,17 倍它除以 45 余 7。做法分三遍,每遍动作一样。第一遍处理 29 与 8:29 除以 8 商 3 余 5,8 除以 5 商 1 余 3,5 除以 3 商 1 余 2,3 除以 2 商 1 余 1——商 3、1、1、1 自上而下排成一列,这列数印度人叫 vallī,藤蔓。再找一个数,使它乘上最后的余数 1、加减原来的余数 4 之后正好被最后的除数 2 除尽,取 6;把 6 与商 1 添在藤蔓底下,然后自下而上:倒数第二个数乘上它上面那个再加它下面那个,一路乘加到顶,得 73,用 29 除它余 15。这个 15 就是满足第一个条件的数。第二遍如法炮制 45 与 17,得 11。第三遍把 15 与 11 当成两个新的余数、29 与 45 当成两个新的除数,再走一遍,得 34;34 乘 29 得 986,加上 15 得 1001。验一下:8 乘 1001 是 8008,29 乘 276 是 8004,余 4;17 乘 1001 是 17017,45 乘 378 是 17010,余 7。两个条件都合,而且 1001 比 29 与 45 的最小公倍数 1305 小,是最小的那一个。这套「辗转相除,再倒着乘回去」的动作,就是今天的扩展欧几里得算法。天文学上它是刚需:要问「再过多少天,月亮与太阳同时回到某个位置」,问的正是这类同余。这条线后来走得很长——婆罗摩笈多 628 年收了它并加以推广,十二世纪的婆什迦罗二世写进《莉拉沃蒂》,而中国这边《孙子算经》早有一道「物不知数」却只给了一组数的口诀,要到 1247 年秦九韶的大衍求一术,才把不互素的一组除数也一并收拾干净。

算术章第三十二、三十三颂给的是一条通法:一个数,除以某数余若干、除以另一个数又余若干,把它找回来。他管这办法叫 kuṭṭaka,意思是捣碎——两个大数反复相除,碎成越来越小的数,直到碎不动为止。帕拉梅什瓦拉的注里举的就是画布上这道题,答数 1001。 每一遍三个动作:辗转相除,商自上而下排成一列(这列数印度人叫藤蔓);取一个数乘上最后的余数,加或减原来的余数,使它正好被最后的除数除尽;把这两个数添在藤蔓底下,再自下而上乘加到顶。顶上那个数除一除,本遍的答数就出来了。前两遍各自解决一个条件,第三遍把两个答数当成新的余数再走一次,合出同时满足两者的那个。 原文管那个乘数叫「随意取的数」,意思是取哪个都行。点「换一个乘数」就能看见:藤蔓整条换掉,三个答数一个不变。注里第一遍取的是 6(减),藤蔓长成 73、20、13、7,除以 29 余 15;本演示默认取最小的那个 2(加),藤蔓是 43、12、7、5,除以 29 余 14,取 29 减 14 同样是 15。这一套「辗转相除,再倒着乘回去」就是今天的扩展欧几里得算法;婆罗摩笈多 628 年收下并推广了它,而中国那边要到 1247 年秦九韶的大衍求一术,才把除数不互素的情形也一并收拾干净。

一个词,装下一个十位数

他把 1582237500 写成一个梵文词。辅音管数值,元音管位数,两个九位一共排到十的十八次方。

kh(2)104+y(3)105+gh(4)106=4320000\text{kh}(2)\cdot 10^4 + \text{y}(3)\cdot 10^5 + \text{gh}(4)\cdot 10^6 = 4320000

十歌章要在诗里报出一串十位数的天文常数,而梵文诗有格律,数字写不进去。他于是造了一套字母记数法,只在这一章用。规矩是这样:三十三个辅音里,ka 到 ma 这二十五个叫 varga(方),依次代表 1 到 25;ya 到 ha 这八个叫 avarga(非方),依次代表 30 到 100。九个元音 a、i、u、ri、li、e、ai、o、au 不表示数,只表示位置:配在方辅音上分别指向个位、百位、万位……配在非方辅音上则指向十位、千位、十万位……一个元音管住两个位,九个元音就管到第十八位。辅音可以叠在一起共用一个元音,各自按各自的类别落到自己的位上。于是太阳一劫的公转数 4320000 写成 khyughṛ 一个词:kh 是 2、y 是 3,共用元音 u——2 落在万位得 20000,3 落在十万位得 300000;gh 是 4,配元音 ri 落在百万位,得 4000000。三项相加正好 4320000。月亮的 57753336 写成 cayagiyiṅuśuchlṛ,八个音节从个位一路排到千万位。地球一劫自转 1582237500 写成 ngishibunlrishkhri。要紧的是这套东西编不起来除非已经有位值制:每个元音指一个位、位与位之间差十倍、空位就不写任何辅音——这正是位值记数的三条骨架。他这一套后来没有人接着用(喀拉拉学派用的是另一套叫 kaṭapayādi 的、能把数编成有意义的句子的办法),可它留下了五世纪印度已在用位值制的一份硬证据。

十歌章要在诗里报出一串十位数的天文常数,而梵文诗有格律,数字塞不进去。他于是造了一套字母记数法:辅音管数值,元音管位数。ka 到 ma 这二十五个方辅音表 1 到 25,落在个位、百位、万位……;ya 到 ha 这八个非方辅音表 30 到 100,落在十位、千位、十万位……;九个元音本身不表示任何数,只说明该落到第几对位上。辅音可以叠在一起共用一个元音,各按各的类别落位。 太阳一劫公转 4320000 于是写成一个词 khyughṛ:kh 是 2、y 是 3,共用元音 u,一个落到万位得 20000,一个落到十万位得 300000;gh 是 4,配元音 ri 落到百万位得 4000000。三项相加正好。本馆肖像位那一页,做的正是这件事的反面:帕拉梅什瓦拉的注在那里逐字拆土星那个词——十四万、五百、六千、四、六十——点一下「土星一劫公转」,画布上这五项与那一页上印的一模一样。 要紧的是:这套东西编不起来,除非已经有位值制。每个元音指一个位、位与位之间差十倍、空位就什么辅音也不写——这正是位值记数的三条骨架,而它出现在公元五世纪的一首诗里。他这一套后来没有人接着用,喀拉拉学派用的是另一套能把数编成有意义句子的办法;可它留下了一份硬证据。 这套东西不只用来报天文常数。他那张半弦表也是这么写的:十歌章第十颂那二十四个差分,原文是 मखि भखि फखि धखि णखि ञखि ङखि हस्झ…… 二十四个音节,一个音节一个数。点一下「半弦表第一差」,画布上拆出来的正是书上的第一个词 makhi——ma 25 加 khi 200,得 225。本馆第一件展品的画布下沿印着这二十四个音节,与它们各自的那个数排在一起。

不动的是星,转的是地

由他一劫里那个自转数折出来的一日长度,是 23 时 56 分 4.101 秒——与今测的星际日差 0.002 秒。

15779175001582237500×86400=86164.1012 s\frac{1577917500}{1582237500} \times 86400 = 86164.1012\ \text{s}

球章第九颂:अनुलोमगतिस्नौस्थस् पश्यति अचलं विलोमगं यद्वत् ॥ अचलानि भानि तद्वत्समपश्चिमगानि लङ्कायाम् ॥——人在行船上往前走,看不动的东西向后退;楞伽的人看不动的星宿向西退,正是这样。这是他解释周日视运动的话,意思相当直白——转的是地,不是天。这在当时是异端,后来的注家很不舒服:帕拉梅什瓦拉一路论证他其实没这么说,克拉克在注里说那是「用错了地方的机巧」。有意思的是,这句话背后是一个可以核的数。十歌章第一颂给出一劫(432 万年)里地球向东自转 1582237500 次,太阳公转 4320000 次;印度历算的老规矩是民用日数等于自转数减公转数,也就是 1577917500 日。于是一日的长度就定死了:1577917500 除以 1582237500,再乘 86400 秒,得 86164.1012 秒,也就是 23 时 56 分 4.101 秒。今天的星际日——地球相对恒星真正转一圈的时间——是 86164.0989 秒。差 0.002 秒。这里要当心一个坑:常被拿来比的「恒星日」86164.0905 秒是相对春分点的,因为岁差,它比星际日短 0.0084 秒;他数的是星宿,该比的是星际日。同一组数字里,年却没有这么准:一劫的民用日除以公转数得 365.258681 日,也就是 365 日 6 时 12 分 30 秒,而今测的恒星年是 365.256363 日,长了 200 秒,合 3 分 20 秒。日准而年不准,不是巧合:日长是两个大数的比值,星宿每天回到原处这件事,几百年的记录一核就核得很死;而年长要靠分点或至点,那是个难测得多的时刻。他的数只准在他量得到的地方。

球章第九颂里那句船与岸,是他对周日视运动的解释:转的是地,不是天。这在当时是异端,后来的注家很不舒服——帕拉梅什瓦拉一路论证他其实没这么说,克拉克在注里评了一句「用错了地方的机巧」。 有意思的是这句话背后有一个可以核的数。十歌章第一颂给出一劫里地球自转 1582237500 次、太阳公转 4320000 次;两者相减就是民用日 1577917500。一日的长度于是被这两个数定死了:1577917500 除以 1582237500,再乘 86400 秒,得 86164.1012 秒,也就是 23 时 56 分 4.101 秒。今天地球相对恒星真正转一圈是 86164.0989 秒——差 0.0023 秒。这里有个容易比错的地方:常被拿来对照的「恒星日」86164.0905 秒是相对春分点的,因为岁差比前者短 0.0084 秒;他数的是星宿,该比的是星际日。 同一组数字里,年却没有这么准:一劫的民用日除以公转数得 365.258681 日,比今测的恒星年长了 200 秒,合 3 分 20 秒。日准而年不准,不是巧合:日长是两个大计数的比值,星宿每天回到原处这件事,几百年的记录一核就核得很死;年长却要认定分点或至点那一刻,那是难测得多的东西。他的数只准在他量得到的地方。

他的太阳只比地球大四倍,可地影的宽窄他算对了

日月的真实大小与远近他全错了,而凡是能被观测校住的量——视直径、地影的宽度——都对到百分之几。

L=dersdsde,w=de(1rmL)L = \frac{d_e \cdot r_s}{d_s - d_e}, \quad w = d_e\left(1 - \frac{r_m}{L}\right)

十歌章第五颂给出一套尺寸:一由旬等于八千个人的身高,地球直径 1050 由旬,太阳 4410,月亮 315。太阳只比地球大 4.2 倍,实际是 109 倍——错得离谱;月亮与地球之比 0.300,实际 0.2725,倒是相当近。第四颂又给出各天体轨道的长度:整个虚空的周长除以它在一劫里的公转数。按他自己给的换算,月亮每走一角分是 10 由旬,所以月轨周长正好 216000 由旬,半径 34378 由旬。于是月亮的视直径是 315 除以 34378,折合 31.50 角分,今测均值 31.1;太阳算下来 32.99 角分,今测 31.99。两个都对到一角分以内。太阳与月亮的距离之比,他给的是 13.4 倍,真值是 389 倍——又错得离谱。这不是他一个人的毛病:从阿利斯塔克起,古代一切测日距的办法都严重偏小,因为要量的那个角小到量不出来。球章第三十八颂起讲交食:月食是月亮走进地影。地影是一个锥,锥长由日地距离与日地大小定;照他的数算,锥长 143620 由旬,是月轨半径的 4.18 倍,锥在月轨处的截面直径 798.7 由旬,合 2.53 个月亮直径。今天按实测值算是 2.65 个。也就是说,他把日月的真身弄错了两个数量级,可食的宽窄只差百分之四——因为地影的宽窄只取决于那几个比值,而那几个比值正是观测校住的。顺带一条自洽的检验:拿地球直径 1050 由旬去对今测的 12742 公里,一由旬合 12.14 公里;再除以他说的八千,一个人身高 1.52 米。

十歌章第五颂给出一套尺寸:一由旬等于八千个人的身高,地球直径 1050 由旬,太阳 4410,月亮 315。太阳只比地球大 4.2 倍,实际是 109 倍;日距与月距之比他给 13.4,真值 389——这不是他一个人的毛病,从阿利斯塔克起,古代一切测日距的办法都严重偏小,因为要量的那个角小到量不出来。 可换个方向看就不一样了。第四颂那条换算等价于说月亮每走一角分是 10 由旬,于是月轨周长正好 216000 由旬、半径 34377;照他自己的圆周率 3.1416 算下来,月亮的视直径 31.50 角分(今测均值 31.08),太阳 32.99(今测 32.00)。球章第三十八颂起讲月食:影是一个锥,锥长由日地的大小与距离定,照他的数是 143620 由旬,也就是月距的 4.18 倍;锥在月轨处的截面直径 798.7 由旬,合 2.535 个月亮直径,而今天按实测值算是 2.647。勾上「换成今测的影径」,两个圆几乎不动。 这件事值得想一想:他把日月的真身弄错了两个数量级,交食却算得住。因为食的宽窄只取决于几个比值,而那几个比值正是观测校得住的——视直径量得到,食的起讫时刻记得下来,错的部分(真实的远近)根本不进这道算式。顺带一条自洽的检验:拿地球直径 1050 由旬去对今测的 12742 公里,一由旬合 12.14 公里;再除以八千,一个人身高 1.52 米。

他写下的那个圆周率,刘徽两百三十六年前就写过

62832/20000 约掉就是 3927/1250,一字不差是刘徽的那个数;而他加的那个词是 āsanna——近于。

算术章第十颂:चतुरधिकं शतं अष्टगुणं द्वाषष्टिस्तथा सहस्राणाम् ॥ अयुत द्वयविष्कम्भस्य आसन्नस्वृत्तपरिणाहस् ॥——「四加一百,乘以八,再加六万二千,就近于直径两万的圆的周长。」算出来周长 62832、直径 20000,比值 3.1416。这个数常被拿来夸,说五世纪的印度已经把圆周率算到小数点后四位。事情要说准一点:约掉公因子,62832/20000 就是 3927/1250——而这正是刘徽 263 年在《九章算术注》里给出的那个数,比他早两百三十六年;同时代的祖冲之更已把它夹在 3.1415926 与 3.1415927 之间,比他多了三位。托勒密二世纪给的 377/120 是 3.14167,也在同一个量级。所以 3.1416 不是一个纪录,而是那个时代好几处各自够得着的高度。真正值得看的是他用的那个词:āsanna,近于。梵文里另有一个 sthūla,意思是粗、约莫;他没有用那个,用的是 āsanna。有人由此推想他知道这个比值永远写不成一个分数——那是十八世纪兰伯特才证出来的事,把这份见识安给他,证据不够。稳妥的说法只到这里:他清楚这是一个近似值,并且特意用了一个表示「逼近」而不是「差不多」的词。还有一件常被说反的事:他这个 3.1416 在印度后来并没有通行,多数历算家沿用的是更方便的 10 的平方根,也就是 3.1623——比他自己给的差得多。一个更好的数被写了下来,却没有被用起来,这在数学史上不算罕见。

故事展签故事展签:一个更好的数被写了下来,却没有被用起来。

传承

他的工作没有留在十八世纪——每条链的终点,都是你今天正在使用的东西。

半弦表:半径 3438 分,每 3 度 45 分一个值二阶差分正比于函数自身——造表的那条规则今天的数值逼近与差分法
粉碎法解一次不定方程婆罗摩笈多推广,秦九韶写成大衍求一术RSA 解密要用的扩展欧几里得与椭圆曲线密码
一劫里地球自转 1582237500 次折出的一日长 23 时 56 分 4.101 秒今天由原子钟守着的世界时与闰秒
地影是一个锥,月亮走进去就是月食算食分与食延,不再归给罗睺今天的星历、掩星预报与深空探测
半弦 ardha-jyā,简称 jyā阿拉伯文写成 jiba,克雷莫纳的杰拉德读成 jaib(衣袋),拉丁文译作 sinus今天计算器上的 sin 键

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人在行船上往前走,看不动的东西向后退;楞伽的人看不动的星宿向西退,正是这样。

—— 《阿耶波多历书》球章第九颂,499 · 原文 अनुलोमगतिस्नौस्थस् पश्यति अचलं विलोमगं यद्वत् ॥ अचलानि भानि तद्वत्समपश्चिमगानि लङ्कायाम् ॥ · 汉译据克拉克 1930 年英译本转出,是大意 · 楞伽是他设在赤道上的基准点

四加一百,乘以八,再加六万二千,就近于直径两万的圆的周长。

—— 《阿耶波多历书》算术章第十颂 · 原文 चतुरधिकं शतं अष्टगुणं द्वाषष्टिस्तथा सहस्राणाम् ॥ अयुत द्वयविष्कम्भस्य आसन्नस्वृत्तपरिणाहस् ॥ · 「近于」原文作 āsanna,不是表示粗略的那个 sthūla

三个瑜伽足与六十乘六十年过去时,我这一生过了二十三年。

—— 《阿耶波多历书》时间章第十颂 · 原文 षष्टिअब्दानां षष्टिस्यदा व्यतीतास्त्रयस्च युगपादास् ॥ त्रिअधिका विंशतिसब्दास्तदा इह मम जन्मनसतीतास् ॥ · 同上 · 他的生年 476 就是从这一句倒推出来的

真知是沉在海里的宝珠,那片海一半是真知一半是妄知;我凭自己那条知识的小船,把它捞了上来。

—— 《阿耶波多历书》球章第四十九颂 · 原文 सतसत्ज्ञानसमुद्रात्समुद्धृतं ब्रह्मणस्प्रसादेन ॥ सत्ज्ञानौत्तमरत्नं मया निमग्नं स्वमतिनावा ॥ · 同上 · 全书倒数第二行,又一次用了船