连环计[苏州与阮氏九连环]，一些科学思考

aidexiaowu

“传统的中国古代智力游戏，是让人绞尽脑汁的东西。”一个外国游人的话
九连环是中国古老的智慧玩具。在宋代已经颇为流行（大约在公元960－1279），至少已有800年历史。记得《红楼梦》就有这么一段：林黛玉从苏州带去的九连环，引得贾府上下兴趣盎然。
史书上对九连环的介绍也不少。《战国策·齐策六》里介绍：秦昭王曾经派了个使者送给齐国王妃一个玉连环，说：齐国人都很聪明，不如解解看这个？王妃拿给大臣们看，大臣们都解不开，没办法，她只好拿个锥子把它搞断了，说：这就算解了吧。这个故事很有意思，特别是最后部分，我非常之同情和理解那位王妃的感受——郁闷！

曾有一段时间九连环从我们的生活里消失了，毕竟吃喝都成问题，谁有闲情逸致玩那个伤脑筋的玩意。不过近几年它又突然冒了出来，观前街的玄妙观旁，每天都可以看到一位老人制作巧环的身影——他叫阮和平。

阮和平何许人也？那得先说已有200年历史的“阮氏巧环”。其创始人是阮和平的祖父，最初是一个单一的九连环，到了阮和平的父亲阮刘琪手里，又发展出来三十多种巧环。阮和平不仅继承了乃父之艺，更推陈出新，自创了很多新造型，使九连环这门手艺得以传承光大。

阮和平在兄弟姐妹中排行十三，八岁开始跟着父亲学艺。起初只能帮着做一些手柄之类，慢慢父亲有意识地给和平布置一些“作业”，从基本功开始锻炼。学做巧环的第一道工序是拉线，拉线是很需要手劲的，一根能承受5公斤的丝线，必须要用15公斤的手力去控制。听阮师傅讲：“这样线在手上才会任你使唤，圆润自然，你才能体会出线自身的每一个转折，根据转折塑造各种图形，这不是一朝一夕能够练就的。”边说他边伸出布满老茧的手，“手上磨出了茧，茧破了，成了血泡，在血泡上又有了新茧。”

有了基本功还不够，要创作智慧巧环还需要数学基础，才能有千变万化的思路。凭借在课堂上学到的数学基本原理，自小从父亲那里受到的熏陶和实践，加上阮师傅的悟性，为后来的设计创作铺平了道路。

14岁时，阮父病故，此时已有6年基本功的阮和平子承父业，在人民商场和玄妙观里设摊。1964年他下乡插队到昆山南港公社，其后进过工厂、看过大门、踏过三轮、打过零工，但从来没有放弃巧环创作。直到97年，尘埃落定，阮师傅再次拾起九连环，走向苏州街头。

阮师傅手握一把小铁钳，另一只手拉出一根细圆的紫铜丝，铜丝在他手里好像有了灵性，左右扭了几下，一座精致秀气的宝塔就出现在我们面前，八个圆润的小环穿插其间，中间一柄长长的铜套横穿塔身，前后只花了三四分钟的时间。我们看着就已经觉得眼花缭乱，几乎都是环架相扣，环柄相连，想解开并不容易。只见阮师傅拿着手柄在环里上上下下钻来钻去，一会就解开了，很是神奇！

阮师傅向我们介绍说，他的作品大致可以分成两类：一类是融入了深刻的思想内容的，譬如他的获山花奖作品“日月星辰环”——代表了希望大陆和台湾和谐统一。再如“剑环”，到苏州不游虎丘乃憾事也，到虎丘看到剑池看不到宝剑也是一桩憾事，阮师傅就依据苏州本土文化设计了这个“剑环”——类似的还有“寒山寺环”、“虎丘宝塔环”等许多姑苏城的特色建筑的内容；另一类是需要智慧去巧解和琢磨的，造型看似简单，原理技巧却比较复杂：比如“壶环”要想解开，就得用开2的次方的方法，听起来缱绻动人的“梅花三弄环”要想解开得运用对角线、立体几何的原理，这一类的代表“九连环”需要用256个步骤，并把偶数和奇数、开次方……多种原理融会贯通。听阮师傅说，“九连环”在古代是专门用来做门锁用，会解的人一打便开，不会解的，百思不得其解。后来尽管因为毕竟不方便，巧环逐渐被淘汰，变成了一种智慧玩具，而无论是我们的古人智慧所到达的高度还是巧环在民间的普及程度，都让我们大吃一惊。

“前几年，我做了二十套巧环，从初级到高级，一套里有六十多种，很多人来收购，包括很多大公司的总裁，到现在我手上只剩下几套了。”阮师傅说着，有点骄傲又有点遗憾。“我这一辈子也只做出这二十套，老了，手上的力道不够了，很多关节把握不住就不行。我也没有传人，很多人跟我学，学了一点就放弃了，吃不了这个苦——能吃苦了还要有灵气。”
阮师傅摇了摇头，表情颓废而沮丧。
听到这里，我们也有些遗憾，不仅为了阮师傅，更是为了作为中国古代劳动人民的智慧结晶——九连环，极有可能会因为后继乏人，而沦为文化遗存，进入博物馆受人瞻仰。在民间流传至今的古老玩具，难道真的要被钢筋混凝土的世界所淹没？




——————————————————————
苏州与阮氏九连环

几个小铁环缠绕在一起，你乍一看他们是死扣，不可能在不破坏环的条件下把它们分开，然而，当你摆弄摆弄，动动脑筋，也许就能分开了。这个玩意儿就是人们俗称的九连环。


我很早以前就知道这玩意儿了，因为它跟拓扑学有很深的关系，所以一直很感兴趣，同时也是我以为它是西方人发明的玩意儿。直到我这次苏州之行在观前街见到了阮和平老先生本人才知道这一大类玩意儿叫九连环，而且，它是发源于我国的一种民间艺术。而和我聊天的阮和平老先生本人还是一个深得制作九连环秘方的高人，还曾获多项大奖。



阮老先生当场示范给我们如何巧解一个又一个的联环，原来这个小玩意儿中不仅包含着几何、拓扑的原理，而且还包含着数论、逻辑、阴阳八卦等多方面的知识。真是让我大开研究，特别是让我体会到了我们中国人的传统智慧。



之后，我就思索了一个非常有趣的问题：如何用计算机来建模描述一个九连环游戏？深入想一想，你会发现它很具有挑战性的，至少我现在也没想出一个好办法来。


首先，一个连环游戏是一个跟环的拓扑关系相关的游戏，因此你仅仅用计算机3d建模软件建出来的东西不能抓住本质，因为3d模型不可以变形，而九连环实际上是可以发生形变的。但是，似乎就我所知道的各种表示拓扑关系的计算几何知识都不能派上用场，更有意思的是，九连环还不是完全依赖于拓扑而与几何无关的东西，在很多时候在不改变连环性质的前提下变形不能任意进行下去。因此，我尚且不知道如何用计算机来表示一个连环游戏。连建模都况且不知如何进行，那么一个能够解九连环游戏的人工智能程序就更离谱了。我怀疑这种问题肯定有人想过了，是不是已经有一些现成的方法了？



看看经典AI程序、算法不都是为了玩一个小游戏的？然而那些游戏都是老外玩剩下的，为什么不深入挖掘一下我们土生土长的游戏呢？我估计，要是谁能编出一个解九连环的AI程序来，兴许还能拿个ACM图灵奖之类的呢。



再进一步，我们能不能找到构造九连环游戏的思维建筑块呢？假如我们抓住了构造（不仅仅是求解）九连环游戏的方法，那么也许我们能够把这种原理抽象出来而开发很多很多有趣的东西。比如你把一个3D游戏空间就构造成一个九连环，让玩家都在这样一个奇怪的空间中乱串游，那一定很有趣。总而言之，当你考虑计算机和九连环之间的关系的时候，也许能够产生很多很多有趣的东西。