01.04 这是一道来自汉代的数学应用题,你弄明白了吗?

饮漆:漆一斗饮水三斗而极,饮水二斗七升即极,问余漆水各几何?

——张家山汉简《算数书》

一、何为《算数书》?

1983年12月,湖北江陵张家山汉墓出土大量汉简,内容涉及汉代法律、军事、历法、医药等各个方面。其中有一篇为《算数书》,由190枚竹简组成,共包含69道数学题,根据简中《历谱》记载的日期可知,张家山汉简的年代下限不晚于西汉吕后二年(前186年)。一直以来,东汉时期的《九章算术》被公认是中国最早的数学书,而《算数书》则以领先两三百年的成绩再次刷新了记录。

“饮漆”一题位于《算数书》66和67简,问题背景是关于漆业收税。


张家山汉简

《算数书》中“饮漆”一题的简文


二、繁荣的漆业

在试着理解这道题并找到答案前,我们不妨先回顾下当时官私漆业的大致情况。

在中国,先民们使用漆的历史可以追溯到新石器时代,此后漆器工艺不断发展。战国时期,专门种植漆树的漆园数量已经具有一定规模,并且官办官管,庄子就曾经担任过宋国孟地的漆园吏(庄子者,蒙人也,名周。周尝为蒙漆园吏,与梁惠王、齐宣王同时——《史记·老子列传》附《庄周传》)。


割漆


到了秦代,漆园的产出要进行评比,如果不幸被评定为下等,所有负责人都要受罚,要是连续三年为下等,漆园管理者就可以直接下课永不录用(睡虎地秦简之《秦律杂抄》)。

至汉代,漆器的分工日益精细,制作督造严格,产品责任制“物勒工名”更是落到了实处(循秦律,漆器上一般要标注年号,产地,工匠名)。除了官家漆园,私人能否经营漆业呢?《史记·货殖列传》中写道“陈、夏千亩漆;齐、鲁千亩桑麻……此其人皆与千户侯等”,由此可见,个人是可以靠大量种植漆树发家致富的。


马王堆汉墓出土漆鼎


三、避税与验漆

既然是门生意,汉朝政府当然会收税,经营漆林的人必须按照一定的比例缴纳漆作为税(漆税),剩下的才能进入市场自由买卖。

古往今来的不少纳税人都有一个共性:希望在不被发现的前提下,尽量少缴税。汉代的私人漆林主自然不例外,他们利用漆与水相融的特性往生漆里掺水上缴。假如国家一亩收十斗(一斗为十升)漆,每斗都半漆半水,那么一亩漆林就能少交五升税,瞬间避税一半,更多掺水,更多避税,更多欢乐。有趣的是,虽然人的贪婪是无止境的,但漆与水的相融却是有极限的。


生漆


在2004年,日本大阪产业大学的学者进行了漆加水的模拟实验,最终证实:如果在纯漆中加一定量的水,其外观与纯漆毫无差异;直到一份纯漆与三倍的水融合(也就是汉简里所说的“饮水”),漆的黏度才有明显变化,成为果冻状的饱和状态,一眼就能被人识破,这就是汉简中所谓的“极”;此外就算漆与水的比例达到一比三时,漆的品质也不会被破坏,一旦设法将漆中的水分蒸发出去,就会恢复原来的状态。

虽然不知道两千多年前的秦汉税吏们是怎么发现这个规律的,但从张家山汉简的“饮漆”数学题可知,基于这个认知,饱受注水漆“残害”的他们吹响了反攻的号角:但凡缴税,先验货,既然一份漆“饮”三份水刚好到极限,那么如果上缴的漆“饮”了不到三份水就变果冻了,说明漆里一定事先兑过水,得补缴。


每一个被应用题摧残过的小学生都不懂为什么甲队一定要先出发,乙队非得过了30分钟再追;或者好好的水池,为什么小明蓄水蓄了一半,小刚又放水,简直无事生非,莫名其妙。这道汉代应用题就不同了,税吏们必须得算清楚逃税“刁民”究竟注了多少水,以及还需要补缴多少这样的注水漆。


回到这道数学题本身:如纳漆税者原本需缴纳纯漆一斗(10升),已知纯漆10升+水30升时会达到极限状态,现有漆10升+水27升就到极限了,可以判断这漆中已经含水,也就是说此人拿来的是注水漆。注水的罪过暂且不说,官吏的目的是为了收到足够的漆税,那么为了达成合格状态(即40升混合物,含10升纯漆和30升水),还要补入多少注水漆和多少水呢?

答案是30/37升漆 和 81/37升水,你算对了吗?


《算数书》汉简中给出的标准答案

参考文献:

大川俊隆,田村诚,刘恒武.张家山汉简《算数书》“饮漆”考[J].文物,2007(04)