易居文学 > 言情小说 > 给孩子的数学三书:全3册全文免费阅读 > 四、从数学问题说到我们的思想
  确实是在什么时候,已不很记得清楚了。大概说来,约在十六七年前吧,从一部旧小说上,也许是《镜花缘》,见到一个数学题的算法,觉得很巧妙,至今还不曾忘掉它。那是这样的,一个关于鸡兔同笼的问题,题上的数字现在已有点模糊,就算是一总十二个头,三十只脚,要求的便是那笼子里边,十二个当中,究竟有几只鸡有几只兔。
  那书上的算法很简便,将一总的脚的数目三十折半,得十五,从这十五减去一总的头的数目一十二,剩的是三,这就是那笼子里面的兔的只数;再从一总的头数减去这兔的头数三,剩的是九,便是要求的鸡的数目。真是一点儿不差,三只兔和九只鸡,一共恰是十二个头,三十只脚。
  这个算法,不但简便,而且仔细想一想,还很有些趣味。把三十折半,就无异将每只兔和每只鸡都顺着它们的背脊梁直分成两半,而每只只留一半在笼里。这么一来笼里的每半只死兔都只有两只脚,而死鸡每半只都只有一只脚了。至于头,鸡也许已被砍去一半,但既是头,正无妨就算它是一个。这就变成这么一个情景:每半只死鸡有一个头、一只脚,每半只死兔有一个头、两只脚,因此,一总的数目脚的还是比头的多。这所以多的原因,非常明白,全是从死兔的身上出来的,死鸡一点儿功劳没有。所以从十五减去十二余的三,就是每半只死兔留下一只脚,还多出来的脚的数目。然而每半只死兔只能多出一只脚来,所以多了三只脚就晓得笼里面有三个死的半只兔。原来,就应当有三只活的整兔。十二只里面去了三只还剩九只,这既不是兔,当然是鸡了。
  这个题目是很平常的,几乎无论哪一本数学教科书只要一讲到四则问题,就离不了它。但数学教科书上的算法,比起小说上的来,实在笨得多。为了便当,这里也写了出来。头数一十二用二去乘,得二十四,从三十里减去它,得六。因为兔是四只脚,鸡是两只,所以每只兔比每只鸡所多出来的脚的数目是四减二,也就是二。用这二去除上面所得的六,恰好商三,这就是兔的只数。有了兔的只数,要求鸡的,那就和小说上的方法没有两样。
  这法子,真有点呆!我记得,在小学读数学的时候,为了要用二去除六,而明明是脚除脚,忽然就变成脑壳,想了三天三夜还不曾想清白!现在,多吃过了一二十年的饭,总算明白了。这个题目的算法,总算懂得了。脚除脚,不过纸上谈兵,并不真的将一只脚去怎样弄别的一只,所以变成脑壳,变成整个的兔或鸡都没有什么关系。正和上面所说,将每只兔或鸡劈成两半一样,并非真用刀去劈,不过心里想想而已,所以劈了过后还活得过来,一点不伤于畜道!
  我一直都觉得,这样的题目总是小说上说的来得有趣,来得便当。但近来,因了一些别的机缘,再将它们俩比较一看,结果却有些不同了。不但不同而已,简直是恰好全然相反了。从这里面还得到一个教训,那就是贪便宜,终于得到的是大不便宜。
  所谓便宜,照经济的说法,就是劳力小而成功大,所以一本万利,即如一块钱打张发财票中了头彩,轻轻巧巧地就拿一万元,这是人人都喜欢的。说得高雅些、堂皇些,那就是科学上的所谓法则,也就向着这条路走,越是可以应用得宽的法则越受人崇拜。爱因斯坦的相对论,非欧几里得派的几何,也都是为了它们能够统领更大的范围所以价值更高。科学上永远是喊“帝国主义万岁”,弱小民族无法翻身的!说得明白点,那就是人类生就有些贪心,而又有些懒惰。实际呢,精力也有限得可怜,所以常常就要自己给自己碰钉子。见着无论什么,都想知道它,都想用什么一种方法对付它,然而多用力气,却又不大愿意。于是乎便成天要想找出些推诸四海而皆准的法则,总想有一天真能到“纳须弥于芥子”的境界。这就是人类对于一切事物都希望从根底上寻出它们的一个基本的、普遍的法则来的理由。因此学术一天一天地向前进展,人类所能了解的东西也就一天多似一天。但这是从外形上讲,若就内面说,那支配这些繁复的事象的法则为人所了解的,却一天一天地简单,换言之,就是日见其抽象。
  回到前面所举出的数学上的题目去,我们可以看出那两个法则的不同,随着就可以判别它们的价值究竟孰高孰低。
  第一,我们先将题目分析一下,它一共含四个条件:(一)兔有四只脚;(二)鸡有两只脚;(三)一共十二个头;(四)一共三十只脚。这四个条件,内中无论有一个或几个有点变化,我们所求得的数就不相同,尽管题目的外形全不变样。再进一步,我们还可以将题目的外形也大加变更,但骨子里面却一点没有两样。举个例子说:“一百馒头,一百僧,大僧一人吃三个,小僧一个馒头三人分,问你大僧、小僧各几人?”这样的题,一眼看去,大僧、小僧和兔子、鸡儿风牛马不相及,但若追寻它的计算的基本原理,放到大算盘上去却毫无二致。
  在这一点,我们为了一劳永逸的缘故,就要要求一个在骨子里可以支配这类题目,无论它们外形怎样不同的方法。那么,我们现在就要问了,前面的两个方法,一个小说上的,巧妙的,一个教科书上的,呆笨的,是不是都有这般的力量呢?所得的回答,却只有否定了。用小说上的方法,此路不通,就得碰壁。至于教科书上的方法,却还可以迎刃而解,虽然笨拙一些。我们再将这个怪题算出来。假定一百个都是大僧,每人吃三个馒头,那就要三百个(三乘一百),不是明明差了两百个(三百减去一百)吗?这如何是好呢?只得在小僧的头上去揩油了。一个大僧调换成一个小僧,有多少油可揩呢?不多不少恰好三分之八个(大僧每人吃三个,小僧每人吃三分之一,三减去三分之一余三分之八)。若要问,须得揩上多少小僧的油,其余的大僧才可以每人吃到三个馒头?那么用三分之八去除二百,得七十五,这便是小僧的数目。一百里面减去七十五剩二十五,这就是每人有三个馒头吃的大僧的数目了。
  将前面的题目计算的顺序和这里的比较,即刻可看出一点差别都没有,除了数量不相同。可知数学教科书上的法则,含有一般性,就是可以应用得宽广些。小说上的法则既那么巧妙,为什么不能用到这个外形不同的题目呢?这就因为它缺乏一般性。我们试来对它下一番检查。
  这个法则的成立,有三个基本的条件:第一个是,一总的脚数和两种的脚数,都要是可以折半的;第二个是,两种的脚的数目恰好差两只,或者说,折半以后差一只;第三个是,折半以后,有一种每个只有一只脚了。这三个条件,第一个是随了第二、三个就可以成立的。至于第二、第三两个并在一道,结果无异是说,必须一种是两只脚,一种是四只脚。这就判定了这个方法的力量,永远只有和兔子、鸡儿这类题目打交涉[14]。
  我们另外举一个条件略改变一点的例子,仿照这方法计算,更可以看出它的不方便的地方。由此也就可以知道,这方法虽然在特殊情形当中,有着意外的便宜,但它非常硬性,推到一般的情况上去,反更觉其笨重。八方桌和六方桌,一共八张,总共有五十二个角,试求每种各有几张。这个题目,前面所举的三个条件,第一个和第二个它都具备了,只缺乏第三个,所以不能全然用一样的方法计算。先将五十二折半得二十六,八方和六方折半以后,它们的角的数目相差虽是只有一,但六方的折半还有三个角,八方的还有四个。所以,在二十六个角里面,必须要将每张桌折半以后的脚数三只三只地都减了去。一共减去三乘八得出来的二十四个角,所剩的才是每张八方桌比每张六方桌所多出的角数的一半。所以二十六减去二十四剩二,这便是八方桌有两张,八张减去二张剩六张,这就是六方桌的数目。将原来的方法用过来,手续就多了一层,但在教科书上所说的方法,用到那样形式相