鑒于中國(guó)數(shù)學(xué)記法具有一般矩陣的性質(zhì),有人會(huì)想到棋盤問(wèn)題是從中國(guó)傳到歐洲的,當(dāng)然,鑒于印度創(chuàng)造了現(xiàn)代形式的棋子,也會(huì)有人認(rèn)為是從印度傳去的。有些棋盤問(wèn)題牽涉到級(jí)數(shù),另一些則牽涉到排列、組合和概率。歐洲中世紀(jì)的一個(gè)著名的問(wèn)題是關(guān)于在棋盤上放谷粒的問(wèn)題:在第一個(gè)方格里放一粒,第二個(gè)方格放兩粒,第三個(gè)方格放四粒,照這樣按幾何級(jí)數(shù)一直放下去,問(wèn)從理論上說(shuō),總共可以放多少谷粒?答案是:總數(shù)等于264-1。
另一個(gè)著名的問(wèn)題是瓦卡曾經(jīng)討論過(guò)的,它與8世紀(jì)唐代僧一行的名字有關(guān)。沈括在《夢(mèng)溪筆談》中寫(xiě)道:
小說(shuō):唐憎一行曾算棊局都數(shù),凡若干局盡之。予嘗思之,此固易耳。但數(shù)多,非世間名數(shù)可能言之。今略舉大數(shù)。凡方二路,用四子,可變八十一局。方三路,用九子,可變一萬(wàn)九千六百八十三局。方四路,用十六子,可變四千三百四萬(wàn)六千七百二十一局。方五路,用二十五子,可變八千四百七十二億八千八百六十萬(wàn)九千四百四十三局。方六路,用三十六子,可變十五兆九十四萬(wàn)六千三百五十二億九千六百九十九萬(wàn)九千一百二十一局。方七路以上,數(shù)多無(wú)名可記。盡三百六十一路,大約連書(shū)萬(wàn)字五十二。
(據(jù)講故事的人說(shuō),僧一行有一次計(jì)算了可能擺出的棋局的總數(shù),并且發(fā)現(xiàn)他能夠絲毫沒(méi)有遺漏地計(jì)算出來(lái)。我再三思考了這件事,最后得出結(jié)論說(shuō),這是很容易辦到的。不過(guò),這時(shí)所牽涉到的數(shù)字不能用一般使用的數(shù)字名稱來(lái)表達(dá)。在這里,我主要只提一提計(jì)算中需要用到的大數(shù)。用兩路和四個(gè)棋子,可以擺出81種不同的可能棋局。用三路和九個(gè)棋子,總數(shù)是19683。用四路和十六個(gè)棋子,總數(shù)是43046721。用五路和二十五個(gè)棋子,總數(shù)是847288609443?!狡呗芬陨希倲?shù)就大得無(wú)法用現(xiàn)有的數(shù)字名稱來(lái)表達(dá)了。當(dāng)361個(gè)棋子全部用上時(shí),總數(shù)達(dá)到10000^52的數(shù)量級(jí)。)
沈括接著又解釋一行的方法說(shuō),他們能夠計(jì)算出在棋盤上出現(xiàn)的一切可能的變換和移動(dòng)的數(shù)目。看來(lái),“上驅(qū)”“搭因”“重因”等就是這些計(jì)算的名稱。
一提到中國(guó)對(duì)排列和組合的研究,人們立即就會(huì)想到《易經(jīng)》和其中的八卦及六十四卦。我們大概可以想到,它曾引導(dǎo)人們?nèi)?duì)一切可能的排列進(jìn)行某些數(shù)學(xué)研究,并且,如果說(shuō)這種研究的結(jié)果不能明顯地看到的話,那么也有理由認(rèn)為,它們是被某些教派(大概是道教)當(dāng)作秘傳的教義保藏起來(lái)了。在這一方面,公元190年的《數(shù)術(shù)記遺》及其無(wú)可懷疑的道教背景是值得注意的。在這部書(shū)中提到幾種與占卜有明顯關(guān)系的計(jì)算方法,例如“八卦算”和“龜算”,這里的卦是按不同的方法在八個(gè)方位上排列起來(lái)的,而“把頭算”可能與骰子的投擲有關(guān)。在討論算盤的起源時(shí),我們有機(jī)會(huì)描述《數(shù)術(shù)記遺》中提到過(guò)的幾種計(jì)算工具,其中的珠子(有時(shí)是不同顏色的)是放在記數(shù)的或刻度的坐標(biāo)上的。如果這
些工具僅僅是為了記數(shù),那么,它們的價(jià)值就不太大了,因?yàn)閿?shù)學(xué)家們?cè)趹?yīng)用算籌方面已經(jīng)十分熟練。因此,我們可以設(shè)想,它們的真正用途是研究排列和組合。例如,當(dāng)我們?cè)谔宜阒锌吹桨迳嫌浻袛?shù)字9183時(shí),那么,我們似乎有理由假定,這種算具有助于回答“從9183能組合出多少個(gè)不同的數(shù)來(lái)”這樣一個(gè)問(wèn)題。可以假定,第一、第三、第八和第九道的珠是可以交換的。同樣,三才算可能是企圖回答一些這樣的問(wèn)題:“如果九個(gè)字母當(dāng)中三個(gè)是a,三個(gè)是b,三個(gè)是c,那末,它們一共有多少種排列方法?”而八卦的問(wèn)題,則和“八個(gè)人圍著一張圓桌坐,共有多少種不同坐法”這個(gè)問(wèn)題相類似。
這里,必須提起11世紀(jì)邵雍所作的《易經(jīng)》六十四卦的排列。萊布尼茨認(rèn)為這種排列不是別的,而是把從l到64這些數(shù)字用二進(jìn)位記法寫(xiě)出來(lái)。六十四卦也啟發(fā)了一個(gè)日本封建領(lǐng)主藤原通憲,他在公元1157年前后寫(xiě)成一部日本早期數(shù)學(xué)著作《計(jì)子算》,雖然這部著作已經(jīng)失傳,但后人知道,其中包含有六十四卦組合的數(shù)學(xué)研究。
我相信,如果有一個(gè)漢學(xué)家兼通數(shù)學(xué),那么,通過(guò)對(duì)隱晦難解的中國(guó)中世紀(jì)占卜術(shù)著作的探索,他在這方面是會(huì)大有收獲的。秦九韶在公元1247年的《數(shù)書(shū)九章》的自序中說(shuō),數(shù)學(xué)學(xué)派有三十余家,其中有的是建立在討論太一壬甲(算卦)三式的著作的基礎(chǔ)上的,但他們都是屬于內(nèi)算(秘傳的數(shù)學(xué))。在他們留下的大量著作中能不能發(fā)現(xiàn)一些對(duì)排列組合理論有價(jià)值的早期貢獻(xiàn),這是一個(gè)值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。鑒于歐洲在伊士拉(Abrabam ben Ezra,1140年)以前,印度在巴斯卡拉(Bhāskara,1150年)以前,在這方面的發(fā)現(xiàn)極端貧乏,因此,這種研究是很有意義的。直到15世紀(jì)末帕喬利的時(shí)代,排列和組合的問(wèn)題才有了真正的進(jìn)步,關(guān)于它的第一部著作——伯努利(Jakob Bernoulli)的《猜度術(shù)》(Ars Conjectandi)——直到1713年才問(wèn)世。