周易——三千年前的建模方法,古人怎麼用他解決實際問題?

一、什麼是數學建模

所謂建模,就是建立模型,就是對現實問題進行抽象、簡化。最簡單的,地圖就是一個認識地理的一個模型;地球儀就是認識地球版圖的模型;我們拍到的照片,也是認識照片裡面那個對象的模型。

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建模的一般流程可分為模型準備、模型假定、模型建立、模型應用、模型分析、模型檢驗六個步驟。

  1. 模型準備:我們先要了解實際問題,也就是我們到底是要解決一個什麼問題,才能知道我們用什麼模型。如果問題都不知道是什麼,那何談方法呢?比如,我們要知道太陽系長什麼樣子?
  2. 模型假定:模型假定是為了簡化問題,讓我們能更快地得到答案,也就是我們假定的約束條件。比如,我們要畫太陽系的模型了,我們要假定各個行星之間是沒有相互作用的;我們假定行星是不會突然被隕石撞稀碎;我們假定我們只認識八大行星就夠了,不然那麼多的小行星要算到猴年馬月……
  3. 模型建立:知道了我們的問題是什麼,知道了我們的約束條件,我們要開始計算了。比如,我們要知道太陽系長什麼樣子,我們就用牛頓力學體系就夠了。
  4. 模型求解:是對模型的參數做出計算,得到模型的理論結果。比如,我們用牛頓力學定律,對太陽質量、行星質量、各個距離等等計算,得到了各個行星的運動狀態,進一步指導了各個行星在不同時間段的相對位置。
  5. 模型分析:是對建立模型思路的闡述,對所得結果的分析;這裡就是為什麼你採用了牛頓力學體系?為什麼不用相對論,相對論明明高級對不對?
  6. 模型檢驗:是將模型的結果與實際情形比較,驗證其準確性、合理性和實用性。剛才得到的太陽系模型,我們就可以在地球上用望遠鏡觀察,看看實際的結果和我們的計算結果一致不一致。

《周易》在其實際問題的過程上,同樣是一個建模的過程。古人利用《周易》處理實際問題,採用的是大衍筮法的形式,用蓍草或者硬幣得到具體的卦象,通過對卦象的解讀,掌握具體對象的發展規律,併為自己的行為和決策提供指導建議。

二、《周易》中的建模流程

《周易》包括《易經》和《易傳》兩部分,《易經》依照其成書順序對其進行劃分,可分為六十四卦卦爻系統、六十四卦卦辭、六十四卦爻辭三個部分,《易傳》又稱“十翼”,包括《繫辭上》《繫辭下》《彖上》《彖下》《象上》《象下》《說卦》《序卦》《雜卦》《文言》。

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2.1.理論分析

《易傳·繫辭上》曰: “一陰一陽之謂道。”《周易正義》注: “道者何? 無之稱也。無不通也,無不由也,況之曰道。寂然天體,不可為象。必有之用極,而無之功顯,故至乎‘神無方而《易》無體’,而道可見矣。”這裡說的道,就是貫穿於萬事萬物發展變化中的客觀存在,它體現在陰陽兩個矛盾的統一。

而陰陽組合的結構單元為,《易傳·繫辭下》“易之為書也,廣大悉備:有天道焉,有人道焉,有地道焉。兼三才而兩之,故六。六者非它也,三才之道也。道有變動,故曰爻。爻有等,故曰物。物相雜,故曰文。文不當,故吉凶生焉。”

卦作為《周易》的結構單元,因其含有“天地人”三者,所以,一個卦是能代表人與天地萬物之間的動態發展關係。

簡而言之,繫辭的內容就是說明一點——“卦是能夠作為模型,代表現實世界的。

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2.2模型的建立

在《周易》思想中,將實際問題轉化為卦象,主要通過卜筮的方式。

《周易》卜筮的具體流程,詳細載於《易傳·繫辭上》“大衍之數五十, 其用四十有九。分而為二, 以象兩; 掛一以象三; 揲之以四, 以象四時; 歸奇於扐以象閏; 五歲再閏, 故再扐而後卦。是故四營而成易, 十有八變而成卦。

這是一套非常嚴格的程序,主要分為三步:

步驟1:取蓍草50根,取其中一根不用象徵太極:。

步驟2:把剩下的49根蓍草,隨機分成左右兩堆,象徵天地兩儀(分而為二,以象兩)。從右邊一堆中拿出一根不參與計數,象徵人,與原來的兩撥蓍草象徵天、地、人三才(掛一以象三)。然後將兩堆蓍草按四根一組進行分組(搽之以四, 以象四時),剩下的餘數(可能為1,2,3,4)連同“掛一”的一根,共計5根或者9根拿出,剩下44或者40根蓍草。

步驟3:重複步驟2,得到剩餘的蓍草40根或者36根或者32根;

步驟4:重複步驟2,得到剩餘的蓍草24根或者28根或者32根或者36根;剩餘的蓍草除以4得到的結果分別為6,7,8,9,分別代表老陰、少陽、少陽、老陰,代表一爻。

步驟5:重複步驟2-4五次。得到一個卦象六個爻位上的爻象。

整個過程,具有兩個特點:一是計算程序確定、二是計算結果為6、7、8、9四個數中的一個。傅海倫將這一個過程用程序框圖來確定,按照建模的程序思路,需要將其改進為如下過程:

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其中,P運算過程如下:

S1+S2=N;

S1=R1(mod4);

S2=R2(mod4);

這樣一套程序,其得到的最終結果就是六個數字,每個數的數值必定為24、28、32、36中的一個。

得到這樣一個數組之後,就可以對結果進行卦象的轉換。其中,24為老陰,用“- -x”表示,28為少陽,用“—”表示,32為少陰,用“- -”表示,36為老陽,用“—o”表示。老陰和老陽為變爻,在《周易》中,變爻代表的是卦象中“變”的因素。一個卦象中每一個爻都可能是變爻之一,對於變爻的數目不同,其解釋的含義也不相同。

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2.3模型的求解

《周易》思想中,通過卜筮求解得到卦象之後,“引而伸之。觸類而長之,天下之能事畢矣。顯道,神德行。是故可以酬酢,可與佑神矣”,孔穎達注“天下萬事,皆如此例,各以類增長,則天下所能之事,法象皆盡”。天下萬事,都可以涵蓋到卦象裡來。通過對象的理解和發揮,是對《易》卦模型的求解過程。

比如《左傳·閔公》的記載的一則故事:初,畢萬筮仕於晉,遇《屯》之《比》。辛廖佔之,曰:“吉。《屯》固《比》入,吉孰大焉?其必蕃昌。《震》為土,車從馬,足居之,兄長之,母覆之,眾歸之,六體不易,合而能固,安而能殺。公侯之卦也。公侯之子孫,必復其始。”

故事記載了畢萬為自己在晉國的仕途而做的卦象分析,他占卜得到了《屯》變《比》,通過對這個卦象的解讀,“《震》為土,車從馬,足居之,兄長之,母覆之,眾歸之,六體不易”得出了“合而能固,安而能殺。公侯之卦也”的結論。

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2.4模型檢驗

利用《周易》將實際問題以占卜的形式獲得卦象,通過對卦象的解讀得到實際問題的答案,其對結果的檢驗需要實際情況來加以佐證。上述畢萬的例子,畢萬得到的結果是“公侯之子孫,必復其始。”,而在歷史書上,畢萬去晉國做官,受到重用,晉升大夫,公元661年,晉獻公命畢萬滅姬姓魏國,並把魏地封給畢萬,畢萬的後代後來建立了戰國七雄之一魏國的。

這樣的例子在《左傳》《國語》中有大量的記載。甚至在《易經》的原文中,也能見到。《周易·泰》六五爻辭“帝乙歸妹,以祉元吉。”記載的就是帝乙為了安撫日益壯大的西岐,將女兒(一說是妹妹)嫁給了西伯侯姬昌。《周易·眀夷》六五爻辭“箕子之明夷,利貞。”記載的是箕子為了躲避帝辛的禍害而裝瘋賣傻的事蹟等等。

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2.5.模型評價

《周易》中的模型評價,值得注意的有兩個方面。第一個是在模型的構建過程中,需要不斷地將蓍草隨機分成兩堆,這個操作本身伴隨著一個隨機性。第二是在模型的求解上,得到答案整個過程,都離不開卜筮者的參與。解讀卦象需要掌握必要的知識才能,也就是對陰陽五行規律的深刻理解、卦象與實際的對應關係等,古代掌握這種才能的人都被利益集團養在宮殿裡,為帝王所服務,這類人的官職叫“巫祝”,從事事鬼神和祭祀的工作。

解讀卦象需要依靠個人,人對卦象是否能按照陰陽的變化之理進行實事求是的解讀,往往取決於他們的個人能力和道德修養,個人的能力和道德水準是不可被量化的,當個人為了私利刻意誇大結果,利用求測者的心理需求為自己獲取私利。這樣求卜就不再是人們用來認識客觀世界的手段,而變成了獲利的工具。

這樣,利用《周易》認識世界的方式就增添了兩個不確定的因素,這兩個因素都成了卦象模型無法成為普遍化、科學化、客觀化的建模過程。


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