巧妙的拼板玩具
拼板是我国古老的益智玩具之一,其中最著名的是七巧板。国外称它为“唐图”(tangram),是世界公认的中国优秀智力游戏代表作。古人尚七,用七块板来拼图,恰到好处。
清人童叶庚对古代七巧板和“十三只做式图”(即蝶几图)进行研究后,取长补短,产生“环视为圆,合矩成方,千变万化,十色五光”的方案,制成十五巧板,取名“益智图”。此名缘起为“足开发心思”之意。益智图中的15块分割源于《易经》的卦与爻:一画、二仪、四象、八卦。卦中又分乾、坤、巽、震、坎、离,“合阳九阴六得十五之数”。
在拼图玩具家族中,除了以上两种典型的玩具之外,还有四巧板、五巧板、九巧板、十巧板、十二巧板、十四巧板、十六巧板、百巧板等。十六巧板是著名游戏专家秦立新发明的新型拼板,曾获国家发明奖。2000年9月9日他用这种拼板拼出江泽民主席致萨马兰奇先生的信,表达他对申奥的迫切心情。这些巧板,板块数量不同,形状也多有区别,这就为巧板家族增添了无限光彩,为游戏凭添了无穷乐趣。
中国1813年出版的《七巧图合璧》中说的“七巧源出于勾股法”,这是最早将七巧玩具与数学相联系的记载。我们可以用两副相同的七巧板来巧妙地求证勾股定理。而勾股法的基础是“矩”。早年山东出土的武氏祠汉代墓室画像中就有伏羲执矩、女娲执规的形象。
有的学者认为,七巧板源于后汉数学家作出的弦图。本届世界数学家大会的会标即为中国古老的弦图。
形成七巧板玩具的直接因缘,来自古代家具“几”。宋代黄伯思作《燕几图》。燕几即宴几,它由6张几组成,可以根据宴客人数拼出各种形状。明朝严澄改进了燕几图,拼板由6块改成了13块,图形也不再是方形,而是三角形和梯形了,称作“蝶几图”。蝶几图拼出的图样比燕几图更多。燕几图稍作改进,就成了七巧板了。
七巧板是数学与艺术的结晶,历代文人常将拼排的佳作编谱出版。从清嘉庆年间到民国初年就有六种拼排图谱出版。
七巧板深得古人尤其是古代妇女的喜爱。清宣宗孝全皇后曾用七巧板排出“六合同春”四字。清代画家吴有如就画有仕女玩七巧板的风俗画《天然巧合》。
七巧板约从18世纪开始流传到海外,先是日本、朝鲜,随后是欧美。
1742年日本出版的《清少纳言智慧板》就介绍了七巧板。1805年欧洲出版的,《新编中国儿童谜解》介绍了24幅七巧图谱。1813年以后,英、美、德、意、法、前苏联等,都出版了有关七巧板的图书。许多世界名人,如拿破仑、亚当、爱伦坡、安徒生等都热于玩七巧板。
20世纪30年代,日本数学家曾提出一个论题:用一副七巧板能拼出多少个不同的凸多边形?1942年,我国浙江大学两位数学家在《美国数学日刊》上发表答案:13种。智力专家周伟中的回答是300多种。
奇妙的中国环
国外将中国的环类玩具统称为“中国环”,九连环是各种巧环玩具的代表。中国巧环玩具品种繁多,从解一个环到解多于9个环,数目不计其数,形状材料也是千奇百怪,但其玩法的理论基础都是数学中的拓扑原理。