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论河图洛书之起源
[概要]
河图洛书所表达的是一种数学思想。只要细加分析便知，数字性和对称性是“图书”最直接、最基本的特点，“和”或“差”的数理关系则是它的基本内涵。完全可以用数学方法证明或推导出河图洛书，并证明河图与洛书同出一源。还可以发现，河图洛书与算盘”和“万字符”存在着一定程度的联系。
河图洛书是以黑点或白点为基本要素，以一定方式构成若干不同组合，并整体上排列成矩阵的两幅图式，如图所示。
河图洛书最有名的出处来自于《易传·系辞》中的“河出图，洛出书，圣人则之”这句话，并据此认为八卦就是根据这二幅图推演而来的，从而成为易学研究的重要课题之一。由于历代皆认为它们是“龙马负之于身，神龟列之于背”，所以多少世纪以来，它一直披着神秘的外衣，公认为是中华民族文化之源的千古之谜。
当审视、梳理河图洛书的历史踪迹之后，我们会发现这样一些共识：
——河图洛书，在先秦西汉的典籍中有其文字记载。《尚书·顾命》说“大玉，夷玉，天球，河图在东序”；《论语·子罕》称“子曰：风鸟不至，河不出图，吾已矣夫！”；《管子·小臣》讲：“昔人之受命者，龙龟假，河出图，洛出书，地出乘黄，今三祥未见有者。”以后，在汉代刘歆、孔安国、杨雄、班固等人的著作中也屡有提及。
至于河图洛书到底是个什么样子，各书上都没有明言。
——河图洛书在宋代初年才被发现。它们始传于宋代华山道士陈抟，他提出的图式叫作《龙图易》，《宋文鉴》中载有《龙图序》一文，讲到了龙图三变的说法，即一变为天地未合之数，二变为天地已合之数，三变为龙马负图之形，最后形成了河图洛书二个图式。但是，陈抟在龙图三变之后，没有提到河图洛书的名称。第一次给这两幅图命名的是北宋易学家刘牧，他精研陈抟所传《龙图易》，著书《易数钩隐图》，于是，河图洛书才为世人所知。当时，对采用“图十书九”，还是“图九书十”有过争论，最终定位于图十书九，一直延续至今。宋代的象数学家相信八卦就是由河图洛书这二幅图式推演而来的，从而，易学史上形成了用河图洛书解释八卦起源的图书派。
——洛书与汉初著作《大戴礼记》中记载的明堂九室，与西汉未年著作《乾凿度》中的九宫说，在9个数的方位配置上完全一致。明堂大约在原始社会末期出现，是我国古代社会生活中具有礼义兼祭祀作用的建筑物，深受历代统治者的重视。
总之，从现存的有关史料来看，河图洛书的来源古老悠久，扑朔迷离，没有一个明确可靠的答案。
怎样来正确认识河图洛书呢？
一、解析河图洛书
直观地考察河图洛书，不难发现，这两幅图具有数字性和结构对称性这两个明显特点：
第一，数字性。数的概念直接而又形象地包含在图书之中。“ ○ ”表示1；“●●”表示2；……依次类推，河图含有1~10共10个自然数，洛书含有1~9共9个自然数。其中，由黑点构成的数为偶数，由白点构成的数为奇数，表达了数的奇偶观念。因此，数字性是河图洛书的基本内容之一。
第二，对称性。两幅图式的结构分布形态对称，具体表现在二个层面：其一，由黑点或白点构成的每一个数的结构形态是对称的；其二，整体结构分布对称。河图，以二个数字为一组，分成五组，以[5，10]居中，其余四组[7，2]、[9，4]、[6，1]、[8，3]依次均匀分布在四周。洛书，以数5居中，其余8个数均匀分布在八个方位。
进一步分析，河图洛书还包含着丰富的数理关系，下面分别论述。
河图包括的数理关系：
1、等和关系。除中间一组数（5，10）之外，纵向或横向的四个数字，其偶数之和等于奇数之和。
纵向数字：7、2；1、6 7+1=2+6
横向数字：8、3；4、9 8+4=3+9
并得出推论：河图中，除中间一组数[5，10]之外，奇数之和等于偶数之和，其和为20。
2、等差关系。四侧或居中的两数之差相等。上（7—2）；下（6—1）；左（8—3）；右（9—4）；中（10—5），其差均为5。
洛书包含的数理关系：
1、等和关系。非常明显地表现为各个纵向、横向和对角线上的三数之和相等，其和为15。
2、等差关系。细加辨别，洛书隐含着等差数理逻辑关系。
①洛书四边的三个数中，均有相邻两数之差为5，且各个数字均不重复。
上边[4、9、2] 9-4=5
下边[8、1、6] 6-1=5
左边[4、3、8] 8-3=5
右边[2、7、6] 7-2=5
显然这个特点与河图一样，反映出洛书与河图有着一定的内在联系。
②通过中数5的纵向、横向或对角线上的三个数，数5与其它两数之差的绝对值相等。
纵向 |5-9|=|5-1|或9-5=5-1
横向 |5-3|=|5-7|或5-3=7-5
右对角线|5-2|=|5-8|或5-2=8-5
左对角线|5-4|=|5-6|或5-4=6-5
综合以上分析，我们可以清楚地发现，数理关系和对称性是河图洛书图的基本特点，河图洛书包含着基本的自然数之间“和或差”的算术逻辑关系，尽管两者有所差别，但是它们表示的数理关系有相似共同之处，有内在的必然联系。
二、推导河图洛书
用纯数学的方法来推导或证明河图洛书的形成过程。
中国文字的起源告诉我们，汉字属象形文字，书画同源，中国原始古人擅长以画图方式来表达对事物的认识。现在，不妨用原始的、简单的作图方法来寻找1~10这10个自然数之间的数理关系。
1、按对称分布方法作图，采用穷举法，以数5为母体居中，数1、2、3、4均匀分布在四周的组合图式有以下3种：
1 1 1
| | |
2—5—4 3—5—4 3—5—2
| | |
3 2 4
A—1 A—2 A—3
如图所示，这些图式可以看作是表示了1～5这5个自然数之间的相互关系。
2、当以上图式中的各数，加上5时，就表示了6～10这5个自然数之间的相互关系，其图式为：
3、把上述对应图式两两重叠，就表示了1~10这10个自然数之间的相互关系，其图式为：
整理C系列图式：
①C—1图式
纵向 6+8≠1+3
横向 2+4≠7+9
即其纵向或横向的奇数之和不等于偶数之和。
这个图式体现不出数字之间的运算规律性，故舍去。
②C—2图式
纵向 6+2=7+1
横向 8+4=9+3
即其纵向或横向的奇数之和等于偶数之和，故保留。
7/2
|
由C—2图式T 8/3—10/5—9/4
|
6/1
此图式即为河图。
③C—3图式
纵向 6+4=1+9
横向 8+2=7+3
即其纵向或横向的奇数之和等于偶数之和，且这两个方向的奇数或偶数之和也相等，均为10。所以这个图式还可以进一步演化。
1 6 83 1 6
由C-3图式T 8 10 / 5 7 T
10 / 5 7
3 2
4 9 4 9 2
舍去10T 8 1 6 T 4 9 2
3 5 7 3 5 7
4 9 2 8 1 6
最后一个图式即为洛书或九宫图。
由此可见，河图洛书同出一源，是数学逻辑推理的结果，洛书较之河图表达的数理关系更为丰富、高级一些。河图洛书以图示方式表示出最基本的自然数之间的“和差关系”，本质上表现为数学思想。
三、构思河图洛书起源的历史原因
数学是人类走向文明的向导，人们离不开数学，否则，就不能正确分析和把握客观事物，就不能正确认识客观世界。在三百万年前的中国原始社会，结绳记事昭示了人类数学文明的启蒙。在人类最初经历的原始社会，尽管生产力水平低下，但也存在着比较简单的社会生产、交换、分配和消费等社会生产活动过程。这些活动离不开数，可以想像，原始人要用数来清点劳动人数和计算劳动工具，要用数来记录农牧和渔猎的劳动成果，要用数来分配劳动产品，还要用数来交换剩余劳动产品，如此等等。否则原始社会的生产活动就不能顺利进行，生产力就不能向前发展。人类最初对数的认识就是在这种原始社会生产实践活动中产生并逐渐发展起来的。随着原始人对数的知识的不断增加，必然会总结出最早的、最初级的数学规律。
不妨把河图洛书假设为与原始社会生产力水平相应的数学规律，这个结论能够成立的主要理由是：1、河图洛书反映了加减法运算法则，表达了和差数理关系，是数学史上最初级的数学规律；2、河图洛书中各数的表示方法与结绳记数方法相符合；3、河图洛书是对数及数理关系的如实形象描绘，属象形文化范畴。所以，河图洛书的起源可以追溯到中国文字的起源阶段，它产生于中国文字形成之前的原始社会。
河图洛书，特别是洛书很可能作为一种计算工具或计算原理在原始社会生产活动过程中起着重要作用，这种作用在明堂建筑中或多或少可以看出。从表面上看，洛书出现在古代礼仪兼祭祀的场所。洛书运用于明堂建筑便是证明。其实，在其它古代礼仪兼祭祀的场所，也发现了洛书的踪迹。例如，西安半坡新石器晚期彩陶鱼纹具有分别表示从一至九条鱼的数的神秘意蕴，这种鱼纹彩陶是祭器，设于祭场，其数据排列也是南九北一，东三西七，东南四西北六，西南二东北八，中央五、与洛书相同。从本质上看，古代礼仪兼祭祀的场所是举行重大活动的地方，而最重大的活动莫过于分配劳动产品。在原始社会氏族公社制度下，当人们经过一定时期的劳动，需要分配劳动果实，共享丰收喜悦之时，大家集中起来，举行盛大庆典活动。他们要祭祀，告慰先祖，感恩上苍；他们要采取一定方法，正确盘点和合理分配劳动产品，在这个过程中，原始人利用洛书进行计算，洛书起着计算工具或计算原理的作用，从而，大大方便了对劳动产品盘点和分配工作。也许，正因为洛书的存在直接关系到每个人的切身利益，所以洛书便成为原始古人崇拜的吉祥物。由于洛书与龟背的自然生成的形状具有同构性，因而，洛书可以烙刻在龟背上，于是也就有了洛龟贡书的美好传说。
四、关于与河图洛书相关的内容
关于河图洛书与《易经》的关系，这里不谈。要讲的是一些不为人们注意的有关内容。
1、洛书隐含万字符。
洛书稍为变化，就可推进万字符：
④ ⑨ ②
③ ⑤ ⑦ T
⑧ ① ⑥
在万字符结构状态下，洛书隐含的，即不易一眼看出的数理关系，十分清楚地被反映出来，如两数之差为5的四组数；万字符的两个曲臂上，各数之和相等，均为25，等等。换句话说，万字符是对洛书的一种独特的数学解析，并且它反映出洛书与河图在数理方面的内在联系，只要把曲臂外侧拉直，洛书的结构形态就与河图一致。当有了洛书和万字符，把河图省去也可以，因为河图中的数理关系也基本得到了反映。鉴于以上分析，与其说万字符象征着光芒四射的太阳光线，还不如说万字符是洛书的转化形态，一方面，我们无论如何也不能从光线中看出万字符;另一方面，古人因崇拜洛书而敬仰万字符也是说得通的。
2、河图洛书包含算盘的数学原理
首先从数学原理看，河图洛书的数理特点与算盘的主要规则相吻合：其一，河图四侧的两数之差均为5，即一个大于5的基本自然数可表示为数5加上一个小于5的自然数，这与算盘珠码中把5颗下珠升作一颗上珠的五升制规则相对应；其二，洛书的纵、横和对角线方向上的三数之和均为15，这与算盘中每档7珠的示值相一致。其次从历史发现看，尽管“操珠运算”的思想历史悠久，但最早记录的成熟算盘是宋初（公元960—1127年）反映人民生活的宏大画卷“清明上河图”，这幅图的左端有一架十五格（档）七个黑点（珠）的大算盘。而河图洛书尽管在先秦时期早有传说，但直到宋初才被世人所知。河图洛书的发现与算盘的产生的历史时间有着惊人的巧合。综上缘由，可以作一猜想，算盘的实物形态起源于珠，算盘的数学原理来自于河图洛书。
最后需要指出的是，认识事物只有从事物本身的内容以及相互联系的事物出发，才能找到正职的答案。河图洛书的本质是数学，是原始古人创造的一项数学成果，这些正确的思想是不会从天上掉下来的，古人称：“洛书者，数之源也”的观点名副其实。
河图：
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洛书：
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