如前所说,门类科学中的哲学问题,是一种客观存在,问题是是否对它 着手研究。综观《勾股割图记》、《策算》、有关传统数学书的《四库全书 总目》提要等,戴震确实对数学研究有潜在的科学思想作指导。
数学研究运用于天文,由天文研究引发对数学的浓厚兴趣,这在《勾股 割圆记》中尤为明确。《割圆记》列入《原象》,作为《七经小记》之一,
足见作者的应用思想。本来,从科学史看,天文和数学是一对孪生兄弟,互 为前提,互相促进的,《割圆记》上中下三卷,分别以平面直角三角形勾股 弦、球面直角三角形勾股弦和球面斜三角形为研究对象,三部分内容均可以 平面三角和球面三角证明之。后两部分和古代天文中的天体视运动轨道、轨 道交角、天球经纬度拟测等,结合得尤紧,有关天体视运动问题贯穿于球面 勾股弦结终。《割圆记》中开头便说:
如赤道为一规,黄道为一规,赤道即《周髀》之中衡,黄道自南而北,交于春分,自北 而南,交于秋分,二分(按:春分、秋分)相距半天周。……如分、至(按:夏至、冬至)
相距四分天周之一。更为一规,过二至、二极(按:北天极、南天极)为玉衡之中维(吴曰:
今名二极、二至交圈)。赤道距北极,黄道距北极漩巩(吴曰:今名黄道极),皆四分天周 之一,北极璇玑距正北极与黄道距赤道相等(按:指黄赤交角,皆为 23°26’)。以天球 视圆面说勾股,宗旨十分明确,所说内容,经验证完全正确,在明确天球视 圆面的构成以后,戴震以球面直角三角形的勾、股定天球的经、纬度。他说:
“经之内规之谓之经弧(按:球面直角三角形之勾,亦即赤纬),纬之内截 其规谓之纬弧(按:球面直角之股,亦即黄经之余弧)。”他所举出的古代 测定经纬度的方直仪,实际上就是球面直角三角形测量仪。
为使读者弄懂用球面直角勾股计算经纬度,几乎在每一勾股术之前,戴 震都要列出球面勾股弦与相应勾股术中术语的对应关系,体现出数学术语系 统,当然也是数学关系系统的个别一一对应和成系统的层次对应。例如经度 系统和纬度系统的勾股对应:
①
勾 股 弦
经度(矩分) 圆半径 经度(径引数)
经度(内矩分) 经度(次内矩分)径隅
圆半径 经度(次矩分)经度(次引数)
经弧(矩分) 纬度(次内矩分)虚
经弧(内矩分) 虚 纬弧(次内矩分)
勾 股 弦
纬度(矩分) 圆半径 纬度(径引数)
纬度(内矩分) 纬度(次内矩分) 径隅
圆半径 纬度(次矩分)纬度(次引数)
勾 股 弦 纬弧(矩分) 经度(次内矩分) 虚 纬弧(内矩分) 虚 经弧
① 戴震的经度在天文学上实际上是指黄道和赤道的交角,后改称经限,赤经的余弧,叫纬度,后改称纬限。
以上第一表和勾股弦的对应中,同是经度、经弧,但由于割圆法的不同(正 切、正弦)引起不同概念的同一对应,第二表中纬度和纬弧亦然,两表比较,
是同一大勾股系统的子系统的分别对应。两个子系统都可用球面直角勾股法 解之,因而两个子系统也是有内在的对应关系的,这就形成近层次的勾股对 应(同一子系统内)和远层次的勾股对应(不同子系统内)。凡此种种,都 存在着推类逻辑的使用,归纳是其寻找对应的主要方法,归纳成系统表以后,
便于实施球面三角求解中的演绎过程。《割圆记》全书诸多对应表,实际上 代表勾股使用的类别,故它冠于每一勾股术使用的前面,作为基本概念的说 明。就全书而论,它还是勾股原理的纲目,故它置于一般原理的说明之后,
以准备将一般原理经过这类纲目而进入使用,因而这类有明确层次对应的纲 目是原理和使用术的中介系统。
在球面斜勾股中,构制的体例与平勾股和球面直角勾股大致相仿,一般 由原理、层次对应的概念说明、勾股使用术构成。球面斜勾股与天体视运动 的说明仍是结合得很紧的,正如戴震本人所说:“总三篇几为图五十有五,
为术四十有九,记二千四百一十七字,因《周髀》首章之言衍而极之,以备 步算之大全,补六艺之逸简。”
①
但是,和球面直角求天球经纬相比,球面斜 勾股更重视数学本身的研究,《记》下第四十五术为边角互求,以对角求斜 边,四十六术亦边角互求,以对边求对角,四十七术为重弧法(与求经、纬 度结合甚紧)四十八术两边夹一角求对边,及两角夹一边求对角,四十九术 为三边求三角,及三角求三边。共五术。我国的数学,十分重视实际应用,在几何学方面,偏重面积、体积和线段长短的计算,不象古希腊人的几何学 重视各个定理的逻辑推论。戴震割圆术 51 术(《记》上 16,中 30,下 5,
戴震说“为术四十有九”,有误),实际上是定义定理构成,外加原理部分 的说明,穷尽了三角学的全部定义和定理,仅表达方式上是勾股中法,这在 传统数学史上是了不起的创举,它使中法数学不重视原理推证进到了以中法 论证中法表达的原理的新阶段,这一进步与戴震熟谙西学有极大关系,要不 是西学以其简明,以符号表达的长处取代我国传统数学,中法数学原理的推 证还会继续发展下去。事实上,戴震数学的后继者如凌廷堪、焦循、李锐、
汪莱都是由中学重视“算法”进而推进到重视“算理”的,但这些推进更多 地采取了西学的表达形式。
值得一提的是,戴震在西学东渐的时代弘扬中算,还别有其苦衷的。明 清之际的天算家在接受西学的同时,普遍都产生了另一种失落感,他们急于 寻找一种其学相似或对应的中学内容,但“古法不彰久矣……其时书籍未见,
文献无征,所谓挽回绝诣者,则纯是臆测耳!”
①
戴震弘扬中算,会通中西,正是当时科学家心态的某种失落感的普遍反映。但事物发展又是不平衡的,
关于用中法研究数理精蕴(如前所说,戴震研治数学也是在熟谙西法,融贯 中西的基础上进行的),用中算语言表达数理和计算方法,又曾引起一些人 的不满,如凌廷堪(江藩说他“声音训诂,九章八线,皆达其极而抉其奥”)
重视西算表达,敌对戴震改西洋名为难懂的古名不以为然。他在嘉庆元年
(1796)曾说:“戴氏《勾股割圆记》,惟斜弧两边夹一角,及三边夹角用 矢较,不用余弦,为补梅氏所未及。其余皆梅氏成法,亦即西洋成法,但易
① 《勾股割圆记》下,载《安徽丛书》六期《戴东原先生全集》。
① 阮元《畴人传・李锐》。商务印书馆国学基本丛书版下册 664 页。
以新名耳。如上篇即平三角举要也,中篇即堑堵测量也,下篇即环中黍尺也。
其所易新名,如角曰‘觚’,边曰‘矩’,切曰‘外矩’,弦曰‘内矩’,
分割曰‘径引数’,同式形之比例曰‘同限互权’皆不足异。”实际上,戴 氏的贡献远不止凌氏所说及的,在数学的天文应用,直角三角形和圆的关系、
工程测量等都有贡献(见本章三)。又戴震的中算术语,矩分指正切,内矩 分指正弦,次矩分指余切,次内矩分指余弦,经引数指正割,次引数指余割,
等等。远比凌氏举证全面系统,凡西学三角学名称皆有中学对应。但凌氏仍 指出戴震的西学底蕴,还是有识力的。凌氏又说:“《记》中所立新名,惧 读之者不解,乃托吴思孝以注之,如‘矩分今曰正切’云云。夫古有是言而 云今曰某某,可也;今戴氏所立之名皆后于西法,是西法古而戴氏今矣,而 反以西法为今,何也?凡此皆窃所未喻者。”
①
凌氏“所未喻”的就在于戴震 执意要弘扬中算,中华大地上产生的科学远胜西方,乃至“西学东源”。科 学是没有国界的,戴震可以不要这样做,但他的中华赤子之心是可以理解的。戴震以后,清代中叶的数学获得大发展不能不说与戴震奠基作用及其数学为 经学服务的思想有关。戴震的哲学传人阮元曾评述其数学传人焦循的数学成 就说:“里堂之说算,不屑屑举夫数,而数之精意无不包,简而不遗,典而 有则,所谓抉以文义,润以道术者非耶?”
①
“数之精意无不包”,这正是戴 震的数学精神。戴震的勾股原理及五十一术在数学史上是个了不起的贡献。一般认为,
勾股弦及其和差互求问题总计有三十六种之多,三国的赵爽著《勾股圆方图 注》,解出了二十四种,被认为是了不起的贡献,戴震的勾股原理及五十一 术可谓取得了突破性进展,在数学史上是应大书一笔的。
作为自然科学的研究,戴震的《勾股割圆记》较之三角学更富有辩证色 彩。恩格斯曾盛赞三角学有辩证法精神,恩格斯这一论断的思路是从发掘三 角学和圆的联系而得出结论的。戴震的《割圆记》处处保持着勾股和圆面的 紧密联系,处处从三角形和圆的对待关系中寻找数学原理,因而更富有辩证 法。恩格斯说:“在综合几何学只从三角形本身详述了三角形的性质并且再 没有什么新东西可说之后,一个更广阔的天地被一个非常简单的,彻底辩证 的方法开拓出来了。三角形不再被孤立地只从它本身来考察,而是和另一种 图形,和圆形联系起来考察。每一个直角三角形都可以看作一个圆的附属物:
如果斜边=r,则夹直角的两边分别为正弦和余弦;如果这两边中的一边=r,
则另一边=正切,而斜边=正割。这样一来,边和角便得到了完全不同的,特 定的相互关系,如果不把三角形和圆这样联系起来,这些关系是决不可能发 现和利用的。于是一种崭新的三角论发展起来了,它远远地超过旧的三角理
则另一边=正切,而斜边=正割。这样一来,边和角便得到了完全不同的,特 定的相互关系,如果不把三角形和圆这样联系起来,这些关系是决不可能发 现和利用的。于是一种崭新的三角论发展起来了,它远远地超过旧的三角理