黄金分割和e在西方古代数理文化中

如何用加法表达平方

数连加产生了乘法,同一个数的乘法,就是平方。

古希腊时期,在研究用加法表达平方的办法。这在中国古代并没有成为数学问题,因为,中国古代有乘法口诀表。简单的十以内的整数乘法、平方都可以背下来,记忆简单。这得益于中国文字是单音节文字。

中国使用'九九口诀'的时间较早。在《荀子》、《管子》、《淮南子》、《战国策》等书中就能找到。

如果数字的发音是多音节,那么就会导致乘法口诀很绕嘴,难背。英国现代才产生了一种12*12的图表式样的整数乘法表,适合查表,依然不适合简单记忆。

西方古代也产生了图表这种方式,来解决这个数学问题,也就是通过查表的方式来解决平方计算的问题。这种方式产生的年代,具体时间不可考,但是由上世纪初的江恩,将其公诸于世。

例如,九方图,我们可以通过查圈数,来找到平方对应的平方数字。

九方图显示平方数字

古代数理大一统需要的一个平方数字

在寻找这个用加法方式表达平方这种数学思考的过程中,如果同时考虑数理大一统的数理问题,就会产生一个最简的一元二次数学方程:

1+x=x的平方

当时没有这个方程,这是现代的数学表达。

1在古代数理中是一维线段的表达,而平方,是二维面积的表达。那么需要找到一个数,用一维的方式表达二维的结果。

古人虽然没有这个方程,但是古人得到了这个数学的近似解--1.618和-0.618。这就是西方的黄金分割数字。

就像我们并不知道古人如何得到洛书的表达结果一样,通过多元一次方程,现代很容易计算出来洛书的结果,但是古人直接填写的是答案。

黄金分割这个数字的发展

欧拉方程,基于数理文化的思考就是用一维的数,表达无限循环与0、1的关系。这是这个方程的数理文化本质。

欧拉方程

也就是要完美地表达机械循环意义,我们需要使用圆周率和虚数,利用幂次会得到一个虚数坐标轴上一个如弹簧一样的螺旋线。也就是按照这种方式,必须用不存在的数,表达现实中的完美的线性意义的机械无限循环。

站在太阳运行方向的后侧观察太阳系

当我们站在太阳运行方向的后侧观察太阳系,太阳系整体以这种螺旋方式围绕银河系中心旋转、推进。

视角和维度很关键。古人的黄道面是二维的,牛顿、欧拉是二维的动态考虑,爱因斯坦是三维的动态考虑。

这也是笔者说西方古代的数学家同时是数理学家的原因,这与我们想像的数学家的概念并不同,数理文化还有一部分的内容是哲学。他们受西方古代数理文化的影响很大,而且孜孜以求,希望找到数学的答案,这个过程,促进了数理文化的发展,同时促进了现代意义的数学的发展。

特别提醒:机械循环论这种古代的数理文化,作为古代哲学的一个内容已经被哲学性的批判。

1.618的数学性质

1+1.618约等于1.618的平方;

1-0.618约等于0.618的平方;

1+0.618=1.618。

这是古希腊开始最关注的数理数字。

4/圆周率=1.27324,1.27324的平方约等于1.618。

这是金字塔数理与黄金分割必要的数学关联。也是黄金分割这种线性表达,与曲线的圆的关联。

而金字塔的斜坡角度约52,基督教的神圣数字之一是7,52*7=364,约等于一年的天数。西方的扑克原来是52张,后来加上大小王,才变成54张。

这样,西方古代几个主要的数理文化系统关联起来了。

西方还有一套主要的古代数理文化系统--生命之花,它发展为后来的梅塔特隆立方体,达芬奇从中抽取了等棱十四面体,但这个系统没有与黄金分割形成一统,逐渐被历史遗弃。

等棱十四面体

搞钻石加工的了解这个形状,搞C60(五面体与六面体结合)同位素原子结构的受到这个图形的启发,甚至搞股市理论的建筑学家艾略特的《波浪理论》,可以借助这个图阐述表达。

数理与数学,真不容易分清楚。

黄金分割与欧拉线性机械化数理一统表达的误差

1.618和0.618,这是西方古代数理一统文化方面的需求。

只有与1有关,与圆周率有关,这样就可以做到线段、曲线的一统表达。尽管绝对的数学一统,这不可实现,但是,如果可以约等,就也算已经实现了。

这个误差相对于欧拉的e来说,是2.618-2.718/2.718=-3.7%。

古希腊之后,西方古代数理中的数基本停滞不前。为了解决这个误差,西方的数理中的数直到笛卡尔、欧拉再度启动发展,开始形成现代数学的雏形。

而洛书或八卦基于二维基础表达的三维分形分数维是2.7268,与e的误差是(2.7268-2.718)/2.718=0.32% 。当然,这个结果是西方人利用门杰海绵这个数学方法帮我们算出来的。这算不算数学?蒙了。这算是对洛书、八卦数理中的数的继承发展!

门杰海绵立体三阶分形

它基于的二维图形是这样的:

而洛书和后天八卦是这个样子的:

洛书与后天八卦

这是洛书和后天八卦。注意:去掉洛书中间的5,文王就是这么做的。因为5与外围是数理意义的阴阳对称,这个5留给了后来的五行了。

基于古人圆方一统的想法,将上图的九方换成圆如何?这是西方古人的生命之树的方法。从数学而言,换成八个圆不规整,6、12个才恰好规律性重叠。那么学习蜜蜂建蜂巢,用六边形无限组合。这实际相当于圆与方的中间选择。

这样六边形周边不留空间空隙,不交叉。现在再画这种门杰海绵。而且这个海绵体慢慢地旋转起来。三维的动态就是四维。这是什么了?大尺度时空草图,中间的窟窿是什么?暗物质!

六边形只是平面理解,且无法形成立体对称结构,其厚度无法是六边形的边长。

要对称组合体最小的结构参考就是等棱十四面体或者碳60结构。抠掉一个单元中心基本形状,这又面临古人的用2还是用3一样的数理选择,边是彼还是此,中心在哪里一样的问题。但是,用哪一个无所谓的,仅仅是代表阴阳的立体广义的对称,这个立体结构,三阶分形以后,就是三维静态的宇宙了。转起来就是四维了。

支撑这样一个分形结构的,是文王当年扣掉的中间的那部分--现在叫暗物质。

西方数学家,至今还对中、西古代数理文化感兴趣,从中也获得了很多启发。

如今,西方的数学家还在研究最大的质数有没有,是多少这个问题?这也是古希腊遗留下来的数理大一统中重要的数学缺陷问题--简单的数理模型如何表达所有的数?质数就成为最头疼的数学问题。

而中国古人用“差不多”这种人文方法来解决这个数学问题,因为用途主要是用于数理文化的人文方面。小数点以后的事情,这是算术的事情,不是术数的事情。祖冲之研究的是算术。

古代数理大一统模型最关键的隐含要求就是:简单。不能因为质数再打一个数理大补丁,那就不好看了。

数理1.618的发展

在圆与直线之间,还有什么几何状态?这是古代数理文化接下来要考虑的事情。

阿基米得发现了等距螺旋线,现代用于螺旋传送机;之后,出现抛物线、椭圆线。螺旋结合黄金分割,又产生菲波那契比例(达芬奇螺旋线);结合正方解读弯曲的古代数理方法,产生了提丢斯-彼得定则。

这些数理文化内容的产生目的在于用二维的方式表达二维的动态、三维的静态,甚至三维的动态(四维),这就是古人的跨维度思考方式。当然,这个过程是递进式发展的过程,尽管现在我们可以套用古人的方法,号称古人的超前,但这并不代表古人当时真就想到现代的数学应用问题了。

用序列坐标轴这种二维方式表达三维的动态,就会产生曲率表达,也就是一种特殊的抛物线。这也就是提丢斯-彼得定则的数学原理。

a=(n+4)/10,其中n = 0, 3, 6, 12, 24, 48...(n≥3时,后一个数字为前一个数字的2倍)

这就是一个拟合抛物线而已。4在西方古代数理中代表正方,3代表三角,这让人想起金字塔,这才是它让西方人感兴趣的原因,比发现天王星更重要的西方古代数理文化的流传。

用八卦用的是2、3。是否也可以表达这种拟合抛物线呢?可以!中国人刘子华利用八卦这种数理方法,计算出来第十颗行星。

1939年初,刘子华终于完成了论文——《八卦宇宙论与现代天文——一颗新行星的预测,日月之胎时地位》。这篇论文正式成为他获取博士的论文。论文推测太阳系边缘轨道上尚有一颗未知的行星。根据命名规则,他将新行星命名“木王星”(Prosee)。

爱因斯坦的引力场方程,将数字扩大到8,一样是为了增加拟合度的问题。

放心,我肯定不讲这方程是怎么回事,我也不懂。但是,这个公式中有8,有圆周率,这又是试图一统方与圆的数学探讨,是古代数理思想的发展脉络。并不是说古代数理中的数学就一定是垃圾,它发展成了后来的数学,并给现代数学、物理带来了启发,这叫继承发展。如果古代数理照搬使用,停滞不前,顽固不化,因循守旧,也就没有物理和数学的今天。

爱因斯坦的四维时空方式,计算水星动进的数据,比牛顿方法准确些,但还是有误差。这说明,即便增加第四维这个综合因素的线性影响,至少还有其他一个更小的因素未被包含进来,这就产生了多维的思考。

这还是数理一统的老问题,数学公式可否绝对数学意义地准确拟合表达现实情况?而且现实还多了一个非线性的数学拟合因素,现实可能并不完美符合线性规律,这不仅是数学拟合误差问题,也可以是需要用混沌数学或随机数学的拟合的数学问题。

爱因斯坦晚年困惑于此,试图物理一统。可是恼人的量子、超低温的粒子凝聚态抵御这种数学模型的一统,还有他并不知道的后世产生了混沌数学。

现代数理大一统的目标如今已经发生微妙改变,成了线性可否解决非线性的表达,或者用非线性可否表达线性的问题。数学认为不行。但是,基于有限范围,如果还允许误差,数学正在逼近这个数理一统中有限范围的物理一统的圣杯,弦理论仅仅是这样的一种现代的数学试探。西方人并未放弃物理一统的梦想。

弦理论不是数学有问题,它是一个有限范围的一统试探。基本粒子就那些个,并不是无限个。问题仅仅在于,我们如何证明能量是有几何形状的?物理表示,暂时还未想出来验证办法!如果证明不了,这种理论算什么?物理?数学?唯心构想?现在只能是理论物理假说。

后续的中国古代数理模型中的数学更精彩

说了这么多西方古代的黄金分割的发展,有些读者已经迫不及待了。中国古代当时的数理文化发展,其中的数的发展如何呢?今天,你仅仅看到了门杰海绵这一个例子,明天开始说中国古代的数理模型中的数,从一维说到五维、无限维。连载还长着呢!

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