关孝和:以傍书法自立记号,锁国中独自推进和算

十七世纪的江户,一个下级藩士家的养子在公事之余演算算题。他不在官学,没有同侪,算稿写满一叠又一叠纸,许多成果生前只在塾中口授。他叫关孝和,江户和算的开山者,日本近代数学的奠基人。他的生卒与生父姓氏都有考异:约生于宽永十九年,一说是内山家之子、自幼过继关家,少年时便有神童之名。

他一生的正式身份,先是浪迹的兵法剑术之徒,后来做了江户城下的勘定方下级官吏,管的是丈量、赋役一类杂务,晚年出仕甲府藩;数学先是家学余技,后来开塾授徒,才成为一方宗师。他面对的算学传统,是由中国传入的筹算:以算筹在算板上布列,只留答案,不留过程。他做的第一件根本工作,是把筹算搬上纸面,以汉字旁注数字、以简笔记号标示未知数与幂次运算,世称「傍书法」。有了这套笔算记号,复杂的演算才能落纸、推演、传抄,和算从此有了自己的书写语言。

记号之外,他一个人走出了一连串新路。他研究行列式,以消元法处理高次方程组,其手稿的年代比莱布尼茨发表同类构想略早;二人互无闻问,发表形式也完全不同,科学史上通常判为各自独立的发现,不必排座次。他创「点窜术」处理代数方程,以「圆理」之法用无穷级数求圆弧长、圆周率与球体体积,又精通幻方、招差法与约率密率之外的小数计算,把圆周率一直算到小数点后十余位。延宝二年,他刊行《发微算法》,以新记号解答当时算家争胜的一批遗题,这是他生前出版的唯一一部专著,文字极简,外人读来如同谜面。

他的学说主要靠弟子传世。高足建部贤弘等人据其口述与遗稿编成《括要算法》《缀术算经》,逐题演草,师门之学才显出全貌。关流一系此后在日本传承近二百年,与民间把难题木版悬于神社的「算额」之风互相激荡,寺子屋出身的农工商子弟也能向神社献额请教难题。他还据中国的授时历编订过适用于日本的历法稿,对岁差、日食的算法多有订正;他一生算稿宏富,生前刊行的却寥寥,这种口耳与写本并重的传法方式,也让后世考订他的贡献时格外依赖门人的记录。宝永五年,关孝和去世,享年一说六十六岁,一说六十七岁,门人私谥他为「算圣」。

他在锁国的孤岛上独自推进了一整套东方式高等数学,与西方的近代线性代数有无呼应,至今是比较史学谨慎对待的题目,不宜强作比附。可以确定的是:当同时代的算家还在为一道遗题争一时胜负时,他已埋头为一门学问造出了文字与骨架。

❝算之妙,在以简驭繁;千变万化,皆可归之于一术。(大意)❞