布罗尼科夫《毕达哥拉斯赞美日出》(1869) 现藏莫斯科特列季亚科夫画廊
几何形数
现在来看贝洛里线图的下部分:那是罗马数字1堆砌的一个三角形以及表示其和的罗马数字10,也就是毕达哥拉斯学派所说的几何形数。
最简单的几何形数就是下图所示的三角形数,它们依次为1、1 2、1 2 3、1 2 3 4 …,第n个三角形数是
1 2 3 … n = (2/n)(n 1)
毕达哥拉斯的三角形数
他们特别喜欢第四个三角形数,因为它的三边数字之和是4,而毕达哥拉斯学派认为自然是四元性的,例如几何学中的点、线、面、体,构成物质世界的土、水、气、火四种元素等,他们用一个抽象的概念 “四象”(tetractys)加以概括。
第四个三角形数10在毕达哥拉斯学派那里更有特殊的意义,他们相信10是一个理想数目,代表整个宇宙,可由10种对立统一的范畴来描述,即奇与偶,一与多,左与右,直与曲,正方与长方,有界与无界,雄与雌,善与恶,动与静,光明与黑暗。
晚期毕达哥拉斯学派断言移动的天体共有10个,宇宙的中心是一团火球(非火星),地球、太阳、月亮、五大行星,以及恒星所在的天球都围绕它旋转,这样一共是9个球,还有一个反地球(counter-earth)位于中心火球的另一面以相同于地球的速度旋转,因此地球上的人看不见它。[5]
古希腊没有中国、印度那样好的记数制度,因此毕达哥拉斯的几何形数在某种程度上扮演着代数与数论的作用。下面是美国数学史家莫里斯•克莱因《古今数学思想》中给出的更多例子。
毕达哥拉斯的正方形数
正方形数,依次为1, 4, 9, 16 … n2。如上图在某个正方形数内画一条斜线,可知两个相邻的三角形数之和等于一个正方形数,即(n/2)(n 1) [(n 1)/2](n 2) = (n 1)2
毕达哥拉斯的矩形数
如上图在正方形数内画一条成直角的折线,折线内侧是一个正方形数,外侧就是相应的矩形数,可以看出n2 (2n 1) = (n 1)2 和1 3 5 … (2n-1) = n2