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人類文明的瑰寶:迴文數和迴文詩

2021-08-27 18:02    作者:夏薇、任茜   來源:澳門大學科技學院、南昌大學人文學院   VIEW:


  迴文數是數學研究的課題,而迴文詩卻是文學研究的課題。迴文數和迴文詩雖然是數學和文學不同的學科領域,但是牠們的結構真是如出一轍,都具有典型的對稱美;牠們來自生活,又高于生活,是人類文明的瑰寶。本文將簡要介紹一下迴文數和迴文詩。
  一、迴文數

  一個正整數如果順著和反過來都是一樣的,就稱為迴文數(英文Plalindrome Numbers)。該數有無窮多個,它有許多神奇的性質和無數的猜想需要人們去探究。
  設N是一任意正整數,若將N的各位數字反嚮排列所得正整數Na與N相等,則稱N為一迴文數。例如,若N=11,則稱N為迴文數;但若N=12,則稱正整數N不是迴文數。
  兩個相同位數的迴文數相加,如果不發生進位情況,那麼其和仍是一個迴文數。兩個相同位數的迴文數相減,如果不發生進位情況,那麼其差是一個迴文數。例如,56365+12621=68986和5775-2222=3553。
  有趣的是,某些迴文數在相加時即使要發生「進位」,但其和數卻依然是個迴文數。例如,3333+8888=12221。科普作家談祥柏在《數:上帝的寵物》一書中指出:這樣的迴文數模式是aa…a(共N個a)與bb…b(共N個b ),而且a與b應滿足關係式a+b=11,以及1<a,b<10。
  圍繞著對迴文數的研究,數學家們發現,有的數隱藏在其他數里,經過特殊變換後才露出真容。例如,83不是迴文數,將它與其倒數相加,83+38=121,就變成了迴文數。經過多次驗算,他們提出了一個猜想:任取一個正整數,把它倒過來與原數相加,一直重複這個運算,最後總能得到一個迴文數。數學界把這個猜想叫做「迴文數猜想」。
  是不是所有的數經過上述運算都能產生迴文數?也就是說,迴文數猜想是對的還是錯的?這個問題至今沒有解決。人們對大量的自然數進行了這樣的計算,都得到了迴文數。可是,偏偏有一個數很不一般,這個數就是196;如果真的是這樣,那麼迴文數猜想就是錯誤的。讓我們試試看:
196+691=887、887+788=1675、1675+5761=7436、7436+6347=13783、13783+38731=52514、52514+41525=94039、94039+93049=187088、187088+880781=1067869、1067869+9687601=10755470、10755470+07455701=18211171,上述步驟重複進行了10次,還沒有結果,果然非同尋常。美國數學家德里克•萊默(1905-1991)在1938年計算到了第73步,得到了一個沒有形成「迴文數」的35位的合數。
  至今挑戰此題的數學家和數學愛好者從沒有間斷過,並隨著計算機的發展,不斷有發燒友編寫不同的程式對它發起挑戰。有人用計算機把這個步驟重複進行了數十萬次,也沒有得到迴文數,並且,也沒有發現循環的跡象,所以還無法判斷繼續進行下去,究竟能不能得到一個迴文數。
  數學家們對既是素數又是迴文數的數進行了特別的研究,一方面想看看這些數有什麼特性或規律,另一方面也想從中找出證明迴文數猜想的蛛絲馬跡。通過研究,他們發現了一些有特殊性質的迴文素數。比如19391,把它的5個數字寫在一個圓周上,從其中任一個數開始,不管是順時針寫還是逆時針寫,寫出來的5位數都是素數。
  迴文素數除了11以外,其餘的位數都是奇數。因為4位及4位以上的偶數位的迴文數都可以被11整除,故不存在偶數位的迴文素數。最初幾個迴文素數是11、101、131、151、181、191、313、353等;人們發現,兩位迴文素數1個,3位迴文素數15個,5位迴文素數93個,7位迴文素數668個,9位迴文素數5172個。
  人們還藉助計算機發現,在完全平方數、完全立方數和完全四次方數中的迴文數,其比例要比一般正整數中迴文素數所占的比例大得多,如121=11^2、14641=121^2、40804=202^2、343=7^3、1331=11^3、1030301=101^3等都是迴文數。
  迴文素數是否有無窮多個,也是個尚未解決的公開問題。根據線上整數序列百科全書OEIS編號A050251發布的最新結果,已經知道小於1023的迴文素數個數有22170468927個。迴文素數具有許多奇妙的性質和現象,真是讓人歎為觀止!
  二、迴文詩

  迴文詩(英文Plalindrome Poems)是一種雅趣橫生、妙不可言的詩體。它從頭至尾往復迴環,讀之成韻,順讀倒讀,迴旋反復的詩更多(下面以中文詩歌為例)。
  迴文詩具有其他詩體不能具有的獨特的結構特點,它有多種形式,如「通體迴文」「就句迴文」「雙句迴文」「本篇迴文」「環復迴文」等。其中,尤以「通體迴文」最難駕馭,有人把這種形式的迴文詩稱作「倒讀詩」,認為它是迴文詩中的絕品。
  由於迴文詩獨特的結構,創作的難度可見一般,它的魅力更是其他詩詞無法比擬的。例如宋代大文豪蘇軾(1037-1101)的《題金山寺》:
  潮隨暗浪雪山傾,遠捕漁舟釣月明。
  橋對寺門松徑小,檻當泉眼石波清。
  迢迢綠樹江天曉,靄靄紅霞晚日晴。
  遙望四邊雲接水,碧峰千點數鷗輕。
  把它倒轉來讀也是一首完整的七言律詩:
  輕鷗數點千峰碧,水接雲邊四望遙。
  晴日晚霞紅靄靄,曉天江樹綠迢迢。
  清波石眼泉當檻,小徑松門寺對橋。
  明月釣舟漁捕遠,傾山雪浪暗隨潮。

  這是一首內容與形式俱佳的「通體迴文」詩,生動傳神地寫出了鎮江金山寺月夜泛舟和江天破曉兩種景緻。順讀、倒讀意境不同,可作為兩首詩來賞析,如果順讀是月夜景色到江天破曉的話,那麼倒讀則是黎明曉日到漁舟唱晚,新意翩來、換了人間。
  迴文詩中,最為出名的要數清代女詩人吳絳雪(1650-1674)的《詠四季詩》。該詩為:《春》詩:鶯啼岸柳弄春晴夜月明;《夏》詩:香蓮碧水動風涼夏日長;《秋》詩:秋江楚雁宿沙洲淺水流;《冬》詩:紅爐透炭炙寒風御隆冬。它可以派生出四首七言詩:
  《春》
  鶯啼岸柳弄春晴,柳弄春晴夜月明。
  明月夜晴春弄柳,晴春弄柳岸啼鶯。

  《夏》
  香蓮碧水動風涼,水動風涼日月長。
  長月日涼風動水,涼風動水碧蓮香。

  《秋》
  秋江楚雁宿沙洲,雁宿沙洲淺水流。
  流水淺洲沙宿雁,洲沙宿雁楚江秋。

  《冬》
  紅爐透炭炙寒風,炭炙寒風御隆冬。
  冬隆御風寒炙炭,風寒炙炭透爐紅。

  它還可以派生出四首五言詩:
  《春》
  鶯啼岸柳弄,春晴夜月明。
  明月夜晴春,弄柳岸啼鶯。

  《夏》
  香蓮碧水動,風涼夏日長。
  長日夏涼風,動水碧蓮香。

  《秋》
  秋江楚雁宿,沙洲淺水流。
  流水淺洲沙,宿雁楚江秋。

  《冬》
  紅爐透炭炙,寒風御隆冬。
  冬隆御風寒,炙炭透爐紅。

  這些由派生而來的迴文詩,很有韻味,意境極佳;要說《詠四季詩》的魅力和影響力,如今湖南桃花源向路橋有《詠荷花池》詩碑,浙江溫州雁蕩山維摩洞、廣西陽朔蓮花岩、乃至湖北荊州花鼓戲《站花牆》,都引用了這首四季迴文詩,可見此詩之妙之趣。
  迴文詩在創作手法上,突出地繼承了詩反復詠嘆的藝術特色,來達到其「言志述事」的目的,產生強烈的迴環疊詠的藝術效果。有人曾經把迴文詩當成一種文字遊戲,認為它完全沒有藝術價值;實際上,這是對迴文詩的誤解。
  不過,具有妙趣橫生和意境深邃的迴文詩在當代已較為罕見;這與它難以創作有關,也與人們對它的認知有關。當代詩人周儀榮曾經指出,迴文詩雖無十分重大的藝術價值,但不失為中國傳統文化寶庫中的一枝奇葩。我們認為,他的這一觀點道出了迴文詩的價值和意義所在。
  雖然迴文詩帶有一定的文字遊戲的性質,但它構思巧妙,手法獨特,音韻和諧,字句凝練,整齊優美,妙趣橫生,是中華詩苑中的絢麗奇葩。工作之餘、茶餘飯後,偶爾讀幾首迴文詩,會令人情趣盎然和陶醉神往。讀詩心閑,不妨一試!
  文/夏薇、任茜(作者單位分別為澳門大學科技學院、南昌大學人文學院)
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